b窗内外的作用压差（规定以室内向室外流动为正）
Pb Pb Pb Pa Pa ghw n Pa gh w n (7 5)
P Pb Pa ghw n (7 6) ——即热压
热压的定义：由室内外空气温差在不同高度通风口
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二、几种典型的自然通风形式
▪热压自然通风
Costozza别墅由6 座别墅组成，建 立在山坡上，通 过热压拔风原理 ，利用地下洞穴 作为天热冷源， 获得很好的制冷 效果
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二、几种典型的自然通风形式
▪热压通风
在室内热压的作用下热空气上升，洞穴中12度的风通过 的地板上的通气孔进入室内
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二、几种典型的自然一、CFD基本介绍
▪ CFD在暖通空调中的应用
3、室外微气候分析
30.4 30.4 30.6 30.4
7
一、基本概念
▪自然通风的基本形式
风压作用自然通风
热压作用自然通风
风压、热压联合作用自然通风
room
room
room room
shaft
room room
8
依靠屋顶风机进行的自然进风机械排风
一、基本概念
▪自然通风的基本形式
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一、基本概念
▪ 自然通风的存在的问题
▪ 湿度控制 ▪ 噪声控制 (开窗时减少10dB相当于关窗时减少30dB) ▪ 空气质量 ▪ 空调负荷 ▪ 安全性 ▪ 下雨
自然通风
机械通风
空调
OSAKA 市 立 体 育 馆 空调、机械通风与自然通风的运行情况24
OSAKA 市 立 体 育 馆 座椅送风
25
三、建筑通风的应用
▪合理的建筑布局
梳式布局通风
冷巷
26
三、建筑通风的应用
▪合理的建筑布局
密集布局通风
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三、建筑通风的应用
▪天井通风
28
三、建筑通风的应用
二、几种典型的自然通风形式
▪热压和风压结合通风
办公室、实验室
位于分支部分的办公室、 实验室进深小，采用风压 通风
报告厅、大厅
位于中央部分的报告厅、
大厅采用“烟囱效应”进
行热压通风
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二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
采用顶帽可以升降的圆柱形玻璃通风塔，作为建筑的入口和
楼梯间，最大吸收太阳能量，提高塔内温度，加强烟囱效应
；冬季顶帽降下以封闭排气口，形成玻璃暖房，节省采暖能
耗
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二、几种典型的自然通风形式
▪超高层建筑的自然通风
法兰克福商业银行
60层高的塔楼中庭
全球首座生态 型高层塔楼
针对60层高的 塔楼中庭的自 然通风状况进 行计算机模拟 和风洞实验， 防止内部风速 过大，产生无 法忍受的紊流
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二、几种典型的自然通风形式
10
二、几种典型的自然通风形式
▪风压自然通风
新卡里多尼亚Tjibaou文化中心全景
新卡里多尼亚气候炎热，常年多风；文化中心10个棚屋组成，最高28m,
造型是经过多次CFD模拟分析和风洞实验后确定的
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二、几种典型的自然通风形式
▪风压通风原理
▪棚屋背面指向主导风向 ▪棚屋背面为正压区，下风 处为负压区 ▪压差产生空气流动 ▪针对不同风速（从微风到 飓风），调节百叶开合及方 向，控制室内流动
的部位利用热压通风
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二、自然通风计算
主要针对消除余热的应用情况
• 计算分类：
设计计算：由所需通风量确定窗孔面积与位置
校核计算：由已有窗孔校核实际通风量
• 简化条件：
1）过程稳定 2）室内空气温度为平均温度
tnp

tn
tp 2
3）室内压力分布符合水静力学法则
4）其他因素忽略
45
设计计算步骤
1.车间排风温度计算
▪热压和风压结合通风
英国蒙特福德大学机械馆
机械馆一般为矩形平面，进深大，双面走廊，两侧为 实验室和办公室，人工产热多，一般需要采用大规模 空调系统
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二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
诺丁汉国内税务中心
建筑呈院落式布局，周边风速较小，不能很好满足风
压通风的需求，考虑加强热压通风
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一、CFD基本介绍
▪ 如何验证模拟结果?
▪采用公认的经过验证的计算模型和程序 ▪用经典的实验和实测的数据验证模型 ▪对不同类型的流动均进行验证
模型
58
流线
一、CFD基本介绍
▪ CFD应用广泛
汽车
动力机械
航空航天
船舶
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一、CFD基本介绍
▪ CFD在暖通空调中的应用
1、室内气流组织评价
大厅模型
39
3.风压
定义： 风受到建筑干扰后产生 的静压变化
计算式：
Pf
K w vw2
2
K——空气动力系数，实验确定 仅有风压作用时，K值大的窗孔进风
40
风洞模型实验
41
42
4.风压热压同时作用时的孔口内外压差 1）窗孔内外的压差
P Px Pf 建筑表面正压力与余压正方向相反
▪建筑细部构件通风
檐下风口
通风屋脊
29
三、建筑通风的应用
▪竹楼
竹楼架空利于通风
30
三、建筑通风的应用
▪自然通风的局部构件
明治大学自由大楼的 自然通风方式
自然通风窗的结构 31
品川Inter City外窗的自然通风装置
32
松下电器情报中心大厦
高层建筑自然通风布局实3例3
日本钢铁北九州支部大楼
Px——指仅有热压作用时的余压值
2）由于风压的不稳定性，实际工程设计时，仅考 虑热压作用 3）防止风压的负作用、利用风压作为安全因素
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4.风压热压同时作用时的孔口内外压差
• 风压和热压共同作用，有时互相加强，有时相互抵消 • 两者相互作用下的通风机理还待研究，目前将两者的相互
作用简单考虑为线性叠加 • 一般来说建筑进深小的部位多利用风压直接通风，进深大
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设计计算步骤
tp （1-m）Q
从全室的热平衡分析：
G

Q
C tp tw
tw
Q
tn
mQ
从工作区热平衡分析：
G

mQ
Ctn tw

两式联立，有：
tp

tw

tn
tw m
通过实验数据确定 m 值
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设计计算步骤
2. 确定窗孔位置 可以先假设中和面位置
h2
０
０
h1
Ga a Fa 2 Pa w a Fa 2h1g w np w Gb b Fb 2Pb p b Fb 2h2 g w np p
5
一、基本概念
▪自然通风的舒适性
Hot
Warm Sl. warm Neutral
PMV Observed mean thermal sensation
Sl. cool
26
27
28
29
30
31
32
Operative temperature (oC)
6
一、基本概念
•中央空调建筑的用户对温度偏差比自然通风建筑敏感 •中央空调建筑用户对温度恒定的要求更高，当温度发生 偏差时就会不满 •自然通风建筑表现出了更广温度范围内的适应力
空调处理就引入室内以达到维持室内空气舒适性的方法
▪目的 带走热湿量（保持室内热舒适性） 带入新风 (保持室内空气品质）
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一、基本概念
▪ 自然通风的特点
▪ 优点 无能耗
建筑能耗占总能耗30％
空气品质好
机械通风空调：“病态建筑 ”
▪ 缺点 难控制
有时风量不足
解决办法：自然通风和机械 通风相结合，机械辅助自然通风
定性分析：Ga Gb G 简化计算，若： a b
w P 则有：

Fa Fb
2

h2 h1
Fa h2
Fb
h1
３）确定窗孔面积
• 离中和面越远，余压越大，同样 的通风量要求的窗孔面积越小 • 中和面位置要适当
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例2010
• 某厂房利用热压进行自然通风，进风口面 积Fj=30m2，排风口面积Fp=20m2，近排风 口中心的高度差H=13m，设近排风口的流 量系数相同，且近似认为ρw=ρp，则厂房内 部空间中余压值为0的界面与进风口中心的 距离hj为下列哪一项？
▪ 1974 年首次应用于建筑环境领域－丹麦，P.V. Nilsen ▪ 1986年,Waters利用CFD方法对许多建筑物如前庭、机场候
机厅等的速度分布和温度梯度进行模拟计算，这是大规模 实际工程应用的首次介绍 ▪ 此后，CFD技术在建筑空调通风领域得到广泛应用 ▪ 流体动力学，数值计算，计算机图形学技术的综合
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一、CFD基本介绍
▪ 建筑通风中的CFD
▪建筑周边的空气流动及温度分布 ▪建筑表面的风压系数 ▪建筑内部空间的空气流动及温度分布
53 Wind (S-W)
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一、CFD基本介绍
▪ 为何采用CFD模拟
CFD模拟： ▪ 周期短，成本低， 资料完备
▪ 技术性强，不确定
模型实验： ▪ 可靠，直观 ▪ 周期长，价格昂贵
间造成的空气流动作用压头
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2.余压
定义：用 Px 表示 室内某一点的压力与室外
同标高未受干扰的空气压力 的差值
注意：热压和余压的区别 热压——两窗孔之间的压差， ΔPb- ΔPa