中国健康建筑住宅案例的室内气流组织

中国健康建筑住宅案例的室内气流组织

作者：胡莹

来源：《装饰装修天地》2017年第16期

摘要：建筑采用合理的自然通风等被动调节措施，在自由运行状态下室内热湿环境符合人体适应性热舒适的要求，自然通风不仅是绿色建筑中重要的考核指标，也是最新提倡的健康建筑的重要考核指标，使人体预计适应性平均热感觉指标达到中国《健康建筑评价标准》

T/ASC02-2016的相关要求。

关键词：中国《健康建筑评价标准》T/ASC02-2016；室内气流组织；人体预计适应性平均热感觉指标；室内热环境；流场；风速；温度；相对湿度；PMV-PPD

1 引言

《健康建筑评价标准》T/ASC02-2016评价指标体系分为7大部分，空气、水、舒适、健身、人文、服务以及提高与创新。其中舒适又从声、光、热、湿、人体工程学这五个方面来判断，本文所探讨的室内气流组织-自然通风部分属于热环境范畴，中国健康标准第6.2.11条对自然通风提出如下要求：

6.2.11合理采用自然通风等被动调节措施，在自由运行状态下室内热湿环境符合人体适应性热舒适的要求。1）人体预计适应性平均热感觉指标-1≤APMV

本文将采用CFD软件模拟分析某住宅建筑自然通风状态下室内气流组织进行模拟计算，通过对室内人行区的流场、风速、温度、相对湿度、PMV-PPD等指标进行分析评价，来判断其自然通风的情况。

2 模拟概述

2.1 项目概况

本项目通过了《健康建筑评价标准》T/ASC02-2016的要求，获得了中国健康建筑设计标识星级认证，地理位置位于某创新科技园区，地上有10幢24层高层公寓，1幢配套用房和配套幼儿园。住宅用地约40000平方米。建筑容积率为2.0，绿地率为30%。本次模拟选取其中的一栋正中央的住宅楼进行模拟分析。

2.2 人体热舒适理论

根据美国ASHARE55-94标准和国际标准组织ISO7730定义“热舒适为人体对环境感觉满意的一种主观感觉”，是对室内热环境满意程度的一项重要指标。

影响因素。热舒适性的主要影响因素有：环境温度、空气湿度、空气流速、平均辐射温度、人体活动强度、服装热阻，前四个是热环境因素，后两个是个体人为因素。

本项目空调区域室内设计温度为26 ℃。室内空调区域室内设计相对湿度65 %。在一般情况下，令人体舒适的气流速度应小于0.3 m/s。人体穿着的服装每增加0.1 clo，相当于环境温度提高了0.6 ℃，研究表明，当人的新陈代谢超过225 W时，服装每增加0.1 clo，相当于环境温度提高了1.2 ℃。

2.3 评价指标

2.3.1 舒适性指标

本项目舒适性的评价采用PMV-PPD方法，此评价方法的原理是人体热平衡。用预测不满意百分比PPD（Predicted Percent Dissatisfied）指标来表示人群对热环境的不满意率。

其中，PMV=0是人体热感觉的“中性”状态。ASHRAE通过大量稳态热环境条件下的人体热舒适实验，研究发现：在环境基本无风（风速低于0.15 m/s），相对湿度为50%，人员穿着棉质长袖衬衫和长裤，处于静坐工作状态时，丹麦人、美国人、日本人的中性温度分别为25.7 ℃、25.6 ℃和26.3 ℃）；清华大学进行的人体热舒适实验发现中国人的中性温度在26 ℃附近。也就是说，在26 ℃附近，室内人员穿着夏季常见的长袖衬衫和长裤的服装组合条件下，可以达到不冷不热的状态。

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012第3.0.4条认为热舒适度等级划分为I级、II级，不同热舒适度等级对应的PMV、PPD值，I级对应的PMV区间为-

0.5≤PMV≤0.5，PPD≤10 %；II级对应的PMV区间为-1≤PMV

2.3.2 室内环境参数指标

我国现行《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012第3.0.2条对人员长期逗留区域空调室内的设计要求如下：

热舒适度等级为I级时，温度24～26（℃），相对湿度40～60（%），风速≤0.25

（m/s），热舒适度等级为II级时，温度26～28（℃），相对湿度≤70，风速≤0.3（m/s）。

3 技术路线

本次分析主要针对项目室内自然通风状态下热舒适进行的模拟，以预测室内环境舒适性，并为过渡季通风设计提供参考。

3.1 分析方法

本报告采用CFD手段对项目室内自然通风效果进行模拟。综合考虑流场、风速、温度、相对湿度、PMV-PPD对本项目室内自然通风效果，最终进行分析评价。

3.2 湍流模型

模拟中采用标准κ-ε模型求解项目室内空调区域自然通风状况，涉及到的控制方程主要包括：连续性方程、动量方程、能量方程。

3.3 几何模型

本报告根据项目的暖通设计图纸以及其他相关资料，建立自然通风模拟模型，模型中风口尺寸按照暖通图纸量取设置。

3.4 空调系统

本项目图纸显示，过渡季室内的通风方式采用自然通风。

3.5 参数设置

本项目热舒适模拟模型根据暖通设计图纸等设置相关参数，并综合考虑人员负荷、灯光负荷及围护结构负荷的影响，空调参数具体设置为：设计温度（℃）为26.0；设计湿度（%）为65.0；送风温度（℃）为20.7 ；送风湿度（%）为90.0。

4 模拟结果

4.1 流场

图 1为项目不同位置流场分布情况，图中可见：整体流场分布较均匀，随着高度增加流场分布均匀度有所减小，室内整体区域空气流通一般，立面风速分布情况类似。

4.2 风速

图 2为项目不同位置风速分布情况。图中可见：大部分的风速基本处于0.2 m/s以下，风口局部区域达到0.3 m/s以下，立面风速分布类似。

图 3为项目不同位置温度水平分布情况。图中可见：大部分的温度基本在25～26 ℃之间，垂直方向温度分布情况也基本如此。

图 4为项目不同位置相对湿度水平分布情况。图中可见：座位附近区域的相对湿度处于50～53 %之间，垂直方向相对湿度分布情况也基本在此区间。

4.3 PMV-PPD