徐張武 羊青園 胡世威 周亞剛

(溫州大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江 溫州 325005)

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相鄰住戶開窗對(duì)室內(nèi)通風(fēng)的影響★

徐張武 羊青園 胡世威 周亞剛

(溫州大學(xué)建筑工程學(xué)院，浙江 溫州 325005)

建立了以9個(gè)盒子單元相互疊加的模型，并以此作為研究對(duì)象，運(yùn)用STAR-CCM+模擬軟件，探討相鄰住戶是否開啟窗戶對(duì)室內(nèi)風(fēng)環(huán)境的影響，結(jié)果顯示：左右相鄰住戶開啟窗戶會(huì)使得室內(nèi)風(fēng)速加快并擾亂室內(nèi)的風(fēng)向，上下相鄰住戶開啟窗戶會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)風(fēng)速的滯緩但并不影響室內(nèi)風(fēng)向，當(dāng)同時(shí)開啟時(shí)，干擾效果不明顯。

相鄰住戶，室內(nèi)風(fēng)環(huán)境，開窗

在中國(guó)古代，由于建筑材料的限制，當(dāng)時(shí)材料多為木材，這種材料滿足不了建造高層的需要，因此當(dāng)時(shí)民居多為低層，比較典型的是北京的四合院。隨著時(shí)代發(fā)展，四合院出現(xiàn)了不同的類型：一進(jìn)院落、二進(jìn)院落、三進(jìn)院落、四進(jìn)及四進(jìn)以上院落、一主一次并列式院落、兩組或多組并列式院落、主院帶花園院落等。但不管怎么發(fā)展，四合院的居住模式是比較獨(dú)立，一般是“一戶一住”的居住模式。改革開放后的住宅形式多樣化，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市人口大量增加，城市住宅發(fā)生了大變化。城市用地的日漸緊促，導(dǎo)致了并聯(lián)式、連排式、公寓式住宅和高層住宅的迅速發(fā)展。這類高層住宅可以容納多家的住戶，這也導(dǎo)致中國(guó)以前“一戶一住”的居住模式改變成”多戶一住”的居住模式。居住模式從一戶一住到多戶一住，這種改變導(dǎo)致了室內(nèi)通風(fēng)不僅僅受到室外風(fēng)環(huán)境變化的影響，還受到了其他住戶窗戶開啟情況的影響。高層建筑對(duì)于風(fēng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)阻擋物，因?yàn)楦邩堑拇嬖?，氣流?huì)在高樓立面上產(chǎn)生比較復(fù)雜的變化，進(jìn)而造成下沖、縮流、渠化、渦漩、角流乃至尾流、遮蔽、穿堂風(fēng)等等效應(yīng)與現(xiàn)象[3,4]。當(dāng)高層建筑立面上開啟窗戶后，就會(huì)改變高層建筑周圍的風(fēng)環(huán)境，從而影響了室內(nèi)的通風(fēng)組織?；谶@種現(xiàn)象，運(yùn)用計(jì)算流體軟件STAR-CCM+，定量化地來(lái)研究相鄰住戶開啟窗戶對(duì)本室內(nèi)風(fēng)環(huán)境的影響。

1 研究方法

基于室內(nèi)通風(fēng)影響的多因素性，將鄰家開窗與否作為唯一的變量，并且設(shè)計(jì)了便于研究的盒子模型，每個(gè)盒子代表一個(gè)住戶,盒子的開啟與否則代表了是否開窗，通過(guò)研究盒子內(nèi)部風(fēng)環(huán)境的變化情況，探討相鄰住戶開啟窗戶對(duì)本室內(nèi)通風(fēng)組織的影響。夏季通風(fēng)室內(nèi)所需氣流的速度大約為0.5 m/s～1.5 m/s，下限為人體在夏季可感氣流的最低值，上限為室內(nèi)作業(yè)的最高值。一般夏季戶外平均風(fēng)速為3 m/s，室內(nèi)所需風(fēng)速是室外風(fēng)速的17%～50%。而風(fēng)速和人體舒適度之間有一定的關(guān)系，表1中顯示了人體的舒適度以及對(duì)應(yīng)的風(fēng)速，從表1反映出人體的舒適度良好時(shí)，需要保持室內(nèi)的風(fēng)速為0.8 m/s～2.0 m/s左右。

表1 風(fēng)速值及相對(duì)應(yīng)的人體舒適度

2 模型的建立和參數(shù)的設(shè)置

2.1 幾何建模及網(wǎng)格劃分

以模擬盒子單元代替房間作為研究對(duì)象，盒子尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=4.5 m×3.6 m×3 m，模型為9個(gè)盒子相互疊加而成，盒子單元前后開通風(fēng)口，風(fēng)口尺寸2.16 m×1.2 m，風(fēng)口離地高度1.1 m。在模型計(jì)算時(shí)，將盒子單元內(nèi)部劃分空間網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸為0.1 m×0.1 m，通過(guò)STAR-CCM+等軟件計(jì)算得到室內(nèi)風(fēng)速云圖。

2.2 邊界條件的設(shè)定

邊界設(shè)定：定義前通風(fēng)口為進(jìn)風(fēng)口，后通風(fēng)口為出風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口的風(fēng)速為2.0 m/s。室內(nèi)研究區(qū)域?yàn)槌扇遂o坐的高度，取1.2 m，計(jì)算高度1.2 m處風(fēng)在室內(nèi)的流動(dòng)情況。

2.3 研究方案組的設(shè)立

為了能更好反映研究結(jié)果，針對(duì)風(fēng)口開啟和不開啟的情況設(shè)計(jì)了6組不同實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)盒子進(jìn)行編號(hào)：A-1,A-2，A-3，B-1，B-2，B-3，C-1，C-2，C-3，如圖1所示，確定B-2盒子為研究對(duì)象。方案一：模擬四周相鄰盒子都不開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境；方案二:模擬左右相鄰盒子中一個(gè)開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境；方案三：模擬上下相鄰盒子中一個(gè)開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境；方案四：模擬左右相鄰兩個(gè)盒子都開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境；方案五：模擬上下相鄰盒子都開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境；方案六：模擬四周相鄰盒子全開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境。

3 盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境模擬

方案一：模擬四周相鄰盒子都不開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境。只開啟B-2盒子的風(fēng)口，關(guān)閉其他所有編號(hào)盒子的風(fēng)口，研究結(jié)果如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表(一)

方案二：模擬左右相鄰盒子中一個(gè)開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境。開啟B-1，B-2盒子的風(fēng)口，關(guān)閉其他所有編號(hào)盒子的風(fēng)口，研究結(jié)果如表3所示。

表3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表(二)

方案三：模擬上下相鄰盒子中一個(gè)開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境。開啟A-2，B-2盒子的風(fēng)口，關(guān)閉其他所有編號(hào)盒子的風(fēng)口，研究結(jié)果如表4所示。

表4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表(三)

方案四：模擬左右相鄰兩個(gè)盒子都開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境。開啟B-1，B-2，B-3盒子的風(fēng)口，關(guān)閉其他所有編號(hào)盒子的風(fēng)口，研究結(jié)果如表5所示。

表5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表(四)

方案五：模擬上下相鄰盒子都開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境。開啟A-2，B-2，C-2盒子的風(fēng)口，關(guān)閉其他所有編號(hào)盒子的風(fēng)口，研究結(jié)果如表6所示。

表6 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表(五)

方案六：模擬四周相鄰盒子全開啟情況下盒子內(nèi)部的風(fēng)環(huán)境。開啟A-2，B-1，B-2，B-3,C-2盒子的風(fēng)口，關(guān)閉其他所有編號(hào)盒子的風(fēng)口，研究結(jié)果如表7所示。

表7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表(六)

4 模擬結(jié)果分析

模擬結(jié)果分析如下：1)方案二和方案一對(duì)比,當(dāng)B-1單元盒子風(fēng)口開啟后，B-2盒子風(fēng)速相對(duì)增大，而且風(fēng)向偏向B-1盒子方向。2)方案三和方案一對(duì)比，當(dāng)A-2單元盒子風(fēng)口開啟后，B-2盒子風(fēng)速相對(duì)變小。3)方案四和方案一對(duì)比，當(dāng)B-1，B-3單元盒子風(fēng)口開啟后，B-2盒子風(fēng)速明顯增大，比只開啟B-1單元盒子的影響更大。4)方案五和方案一對(duì)比，當(dāng)A-2，C-2單元盒子風(fēng)口開啟后，B-2盒子風(fēng)速相對(duì)變小。5)方案六和方案一對(duì)比，當(dāng)A-2，B-1，B-3，C-2單元盒子風(fēng)口開啟后，風(fēng)速?zèng)]有太大變化。綜上所述：當(dāng)左右相鄰的住戶中一戶開啟窗戶后，會(huì)使室內(nèi)的風(fēng)速加快，而且風(fēng)向會(huì)偏向開啟窗戶的住戶方向，而當(dāng)左右兩戶住戶都開啟窗戶后，會(huì)使室內(nèi)的風(fēng)速加快更明顯，但風(fēng)向基本無(wú)變化。當(dāng)上下相鄰的住戶中有一戶開啟窗戶或者都開啟窗戶時(shí)，都會(huì)使室內(nèi)的風(fēng)速變小，但是兩者的影響程度相差無(wú)幾，不會(huì)影響風(fēng)向。當(dāng)上下左右相鄰的住戶都開啟窗戶時(shí)，對(duì)室內(nèi)的風(fēng)速和風(fēng)向的影響程度很小。

[1]肖大威，肖 群.論中國(guó)古代建筑技術(shù)與藝術(shù)的辯證關(guān)系.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1994(4)：124-129.

[2]顧 軍.北京四合院的基本類型和文化象征.文史知識(shí),2007(8)：73-74.

[3]姜瑜君，桑建國(guó)，張伯寅.高層建筑的風(fēng)環(huán)境評(píng)估.北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006(1):25-26.

[4]袁秀嶺，于小平，付 強(qiáng).高層建筑風(fēng)環(huán)境探析.工業(yè)建筑,2007,37(sup):4-7.

[5]柳孝圖.建筑物理.第3版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012：120-127.

Influence of neighbouring tenants’ windowing conditions to the room ventilation★

Xu Zhangwu Yang Qingyuan Hu Shiwei Zhou Yagang

(CollegeofArchitectureandEngineering,WenzhouUniversity，Wenzhou325005，China)

Constructed a model made of nine boxes as an object of study. In this study, used the computational fluid dynamics software STAR-CCM+ to discuss the influence of the neighbouring tenants’windows open or not to the wind environment indoor. The results showed that opening the left and right side windows will speed up the wind and change the wind direction, opening the upstairs and downstairs’ windows will slow down the wind speed but don’t change the wind direction, when we opening all, the interference is not obvious.

neighbouring tenants， wind environment indoor， open the window

1009-6825(2015)01-0121-02

2014-10-25 ★：浙江省大學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)計(jì)劃(新苗人才計(jì)劃)基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：2013R424006)；2010年度溫州市建筑節(jié)能財(cái)政專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目

徐張武(1992- )，男，在讀本科生； 羊青園(1992- )，男，在讀本科生； 胡世威(1990- )，男，在讀本科生； 周亞剛(1975- )，男，講師

TU834

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