被动通风系统建模与室内温度预测
被动式设计如何实现自然通风和降温
被动式设计如何实现自然通风和降温在如今的建筑设计领域，被动式设计理念越来越受到重视。
其核心目标之一就是实现自然通风和降温，以减少对机械通风和空调系统的依赖，从而降低能源消耗，创造更为舒适和健康的室内环境。
那么，被动式设计究竟是如何实现自然通风和降温的呢？这主要通过一系列巧妙的设计策略和技术手段来达成。
首先，合理的建筑朝向是关键。
建筑物的朝向应充分考虑当地的气候条件和地理环境。
在北半球，通常来说，朝南的方向能够获得更多的阳光照射，这对于冬季取暖是有利的。
而在夏季，为了避免过多的热量进入室内，需要适当控制朝南窗户的面积，并通过遮阳设施来减少阳光直射。
同时，利用自然风的流动规律，将主要开口朝向夏季主导风向，有助于引入凉爽的风，实现自然通风。
建筑的体型和布局也对自然通风和降温有着重要影响。
较为狭长的建筑体型有利于风的贯穿。
例如，行列式的建筑布局，能够使风在建筑之间形成顺畅的风道，增强通风效果。
而围合式的布局，如果设计得当，也可以在内部形成庭院，通过温差产生的压力差，引导风进入室内。
窗户的设计是实现自然通风的重要环节。
窗户的位置、大小和开启方式都需要精心考虑。
窗户的位置应根据室内的功能布局和气流流动来确定，一般来说，在房间的相对两侧设置窗户，可以形成良好的通风对流。
窗户的大小要适中，过大可能导致夏季过多的热量进入，过小则无法满足通风需求。
此外，可开启的窗户能够让居民根据实际情况灵活调节通风量。
除了窗户，通风口的设置也不能忽视。
通风口可以设置在屋顶、墙壁或者地板上。
屋顶通风口可以利用热压原理，将室内的热空气排出。
墙壁上的通风口可以与窗户配合，增强通风效果。
地板通风口则能够在冬季为室内提供温暖的空气。
遮阳设施在被动式设计中扮演着重要角色。
夏季强烈的阳光会使室内温度迅速升高，通过设置遮阳板、遮阳百叶或者种植攀爬植物等方式，可以有效地阻挡阳光直射，减少热量进入室内。
这些遮阳设施不仅能够降低室内温度，还能减少空调的使用，从而达到节能的目的。
被动式设计如何实现建筑物的自然通风和降温
被动式设计如何实现建筑物的自然通风和降温在如今的建筑领域，人们越来越关注可持续性和能源效率。
被动式设计作为一种创新的理念，为实现建筑物的自然通风和降温提供了有效的解决方案。
这种设计方法旨在最大程度地利用自然元素和环境条件，减少对机械通风和空调系统的依赖，从而降低能源消耗，创造更舒适、健康的室内环境。
被动式设计的核心原理是基于对气候、地理和建筑朝向等因素的深入理解。
首先，合理的建筑朝向是关键。
建筑物应该根据当地的主导风向和太阳轨迹进行布局，以充分利用自然风的流动和太阳的辐射。
例如，在北半球，朝南的方向通常能够获得更多的阳光，而东西向则可以更好地引导风的进入。
通过精心规划建筑的朝向，可以在不同季节实现最佳的自然通风和采光效果。
窗户的设计在被动式通风和降温中起着至关重要的作用。
窗户的位置、大小和开启方式都需要经过精心考量。
为了促进自然通风，窗户应该分布在建筑物的不同侧面，形成对流通道。
高处和低处的窗户搭配可以利用热空气上升、冷空气下沉的原理，增强空气的流动。
此外，可开启的窗户面积应足够大，以便在需要时能够充分引入新鲜空气。
在炎热的夏季，可以利用遮阳装置来减少太阳直射进入室内，同时保持窗户的通风功能。
建筑的外形和布局也会影响自然通风效果。
狭长的建筑形状有利于风的贯穿，而内部庭院或中庭的设计则可以形成风的缓冲区和循环区域。
避免过于复杂的建筑外形和过多的凹凸结构，能够减少风的阻力，使自然风更顺畅地流经建筑物。
隔热和保温材料的选择对于保持室内温度稳定至关重要。
良好的隔热材料可以有效地阻挡外部热量在夏季进入室内，同时在冬季防止室内热量散失。
在屋顶和外墙使用高效的隔热材料，能够减少室内外温度的交换，降低空调和采暖的需求。
利用自然地形和植被也是被动式设计的一部分。
例如，将建筑物建在山坡上，可以利用地形高差产生的风压来增强通风。
周边的植被不仅能够美化环境，还可以在夏季提供遮荫，降低建筑物周围的温度。
树木和植物的蒸腾作用还可以增加空气湿度，改善局部微气候。
被动式设计如何实现建筑物的自然通风效果
被动式设计如何实现建筑物的自然通风效果在当今的建筑设计领域，追求可持续性和能源效率已经成为了重要的发展趋势。
其中，实现建筑物的自然通风效果是被动式设计的一个关键目标。
自然通风不仅能够提供舒适的室内环境，减少对机械通风系统的依赖，还能显著降低能源消耗，对环境产生积极影响。
那么，什么是被动式设计呢？被动式设计是指通过合理利用建筑自身的特点和周围环境的条件，不依赖复杂的机械系统，实现舒适的室内环境控制。
在自然通风方面，被动式设计主要依靠建筑的布局、朝向、开口位置和大小、建筑构件的热性能等因素来引导空气流动。
首先，建筑的朝向对于自然通风至关重要。
在北半球，建筑物朝向南方可以最大程度地接收阳光，同时也有利于夏季的通风。
理想的情况是建筑物的长边朝向夏季主导风向，这样可以让更多的风进入室内。
例如，如果夏季主导风向是东南风，那么建筑的长边最好是东西向，开口设置在东南和西北方向，以形成良好的穿堂风。
建筑的布局也会影响自然通风效果。
较为分散和开敞的布局有利于空气的流动，避免形成风的死角。
比如，行列式的布局可以让风在建筑之间顺畅地通过；而围合式的布局，如果设计得当，也可以通过中心庭院形成局部的通风环流。
开口的位置和大小是实现自然通风的关键因素之一。
窗户的位置应该根据室内的功能和气流的路径进行合理布置。
通常，在房间的相对两侧设置窗户可以形成有效的穿堂风。
而且，窗户的面积应该足够大，以保证足够的通风量。
同时，窗户的开启方式也有讲究，平开窗户比推拉窗户更有利于通风。
除了窗户，通风口的设置也不能忽视。
在建筑物的屋顶和墙壁上设置通风口，可以利用热压原理促进空气的流动。
热压是由于室内外温度差异导致空气密度不同而产生的压力差。
在夏季，室内温度较高，热空气上升，通过屋顶的通风口排出，而冷空气则从低处的窗户或通风口进入，形成自然通风。
建筑构件的热性能也会对自然通风产生影响。
例如，厚重的墙体和楼板具有良好的蓄热能力，可以在白天吸收热量，晚上缓慢释放，从而减少室内温度的波动，有助于维持稳定的通风效果。
被动房新风设计及应用
被动房新风设计及应用被动房是一种能够最大限度地利用自然资源的低能耗建筑，它采用了多种策略来减少能量的使用，其中包括被动冷却和被动加热技术。
而新风系统则是被动房中的关键组成部分，负责调节室内空气的湿度、温度和清洁度，保证室内环境的舒适度。
本文将详细介绍被动房新风设计及其应用。
被动房新风设计的原则是在最大限度地减少能耗的基础上，保持室内空气质量的良好。
为了实现这个目标，设计师需要考虑以下几个方面：1. 新风系统的位置和布局：新风系统应该位于建筑中央位置，以便空气能够均匀地分布到各个房间。
同时，外部气流要充分利用自然的排风和通风通道，避免对室内环境产生影响。
2. 换气量的计算：换气量的计算要根据房间的使用情况和人员活动水平来确定。
根据建筑的大小、朝向和密封性能等因素，合理确定新风系统的换气量，以避免能源浪费。
3. 湿度和温度控制：新风系统应该能够调整室内湿度和温度，以确保舒适的室内环境。
一些先进的被动房新风系统可以根据外界环境条件自动调节，达到最佳的湿度和温度水平。
4. 过滤和净化功能：新风系统应该有过滤和净化功能，能够去除室内空气中的污染物和颗粒物，提供清洁的室内空气质量。
一些新风系统还可以利用太阳能或其他新能源来实现净化功能。
被动房新风系统的应用已经越来越广泛，不仅在住宅建筑中得到应用，还在商业和办公建筑中得到推广。
下面将介绍几个典型的被动房新风系统应用案例：1. 自然通风系统：自然通风系统利用建筑的朝向、窗口和气流控制装置等，通过合理调节自然气流的流动方向和速度来实现室内新鲜空气的进出。
该系统可以减少能源消耗，同时改善室内空气质量。
2. 通风换气系统：这种系统通过设置换气机械设备，将新鲜空气从室外引入，并将室内的污染气体排出，以保持室内空气的新鲜度。
换气系统通常与空调系统配合使用，能够提供更好的室内空气质量。
3. 新风净化系统：这种系统通过过滤和净化设备来去除室内空气中的污染物和颗粒物，提供更加清洁的室内空气环境。
被动式超低能耗建筑室内热舒适性的监测及模拟
模拟预测在不同气候条件和运行工况下，建筑物的室内温度、湿度、空气流动速度等参数，为优化建筑设计和运 行提供依据。
热舒适性评估
根据人体热舒适性指标，模拟评估不同室内环境参数下，建筑物的热舒适性，为改进室内环境质量提供指导。
模拟结果的应用
01
02
03
建筑设计优化
根据模拟结果，优化建筑 物的设计，提高其热工性 能和室内环境质量。
03
目前，被动式超低能耗建筑已成为绿色建筑的重要发展 方向之一，未来将在建筑领域发挥越来越重要的作用。
02 室内热舒适性的监测
监测方法
基于传感器的方法
利用温度、湿度、风速等传感器进行 实时监测。
主观评价方法
通过问卷调查或个人访谈等方式，获 取用户对室内热环境的满意度。
监测内容
温度
监测室内温度，以了解是否符合人体舒适范 围。
增加自然通风口
在合适的部位设置自然通风口，利用自然风力进行通风换气。
控制室内空气的湿度和温度
使用湿度调节设备
安装湿度调节设备，如除湿器、加湿器等，控制室内空气的湿度 。
使用温度调节设备
安装温度调节设备，如空调、地暖等，控制室内空气的温度。
合理设计空间布局
根据使用功能和气候条件，合理设计空间布局，确保室内空气的 湿度和温度适宜。
被动式超低能耗建筑 室内热舒适性的监测
及模拟
汇报人： 日期:
目录
• 被动式超低能耗建筑概述 • 室内热舒适性的监测 • 室内热舒适性的模拟 • 室内热舒适性的改善措施 • 结论与展望
01 被动式超低能耗建筑概述
被动式超低能耗建筑的概念
01
被动式超低能耗建筑是一种通过 优化建筑设计、材料和设备来降 低能源消耗，提高建筑保温、隔 热、通风等性能的绿色建筑。
被动式设计如何实现建筑物的室内温湿度调节
被动式设计如何实现建筑物的室内温湿度调节在如今的建筑领域，人们对于室内环境的舒适度要求越来越高，特别是在温湿度的调节方面。
被动式设计作为一种创新且可持续的设计理念，正逐渐受到广泛关注。
它通过巧妙地利用自然元素和建筑自身的特性，实现了建筑物室内温湿度的有效调节，为居住者创造了更加舒适和健康的生活空间。
被动式设计的核心在于充分利用自然资源，减少对机械系统的依赖，从而降低能源消耗。
那么，它到底是如何实现建筑物室内温湿度调节的呢？首先，合理的建筑朝向和布局是关键。
建筑物的朝向应该根据当地的气候条件和太阳轨迹进行精心规划。
在北半球，朝南的方向通常能够获得更多的阳光照射，这有助于在冬季吸收热量，提高室内温度。
同时，通过合理的建筑布局，如设置遮阳设施、阳台和挑檐等，可以在夏季阻挡过多的阳光直射，降低室内温度。
建筑的围护结构在被动式设计中也起着至关重要的作用。
良好的保温和隔热性能能够有效地减少室内外热量的交换。
采用高性能的保温材料，如岩棉、聚苯乙烯等，增加墙体、屋顶和地板的保温层厚度，可以大大降低冬季室内热量的散失和夏季室外热量的传入。
此外，窗户的选择也十分重要。
双层或三层中空玻璃窗户具有良好的隔热性能，能够有效地阻止热量的传递。
同时，窗户的位置和面积也需要经过精确计算，以保证在满足采光需求的同时，不会导致过多的热量损失或增加。
自然通风是被动式设计中调节室内温湿度的重要手段之一。
通过巧妙地设计建筑物的开口，如窗户、通风口和门等，可以利用风压和热压原理实现自然通风。
在风压作用下，当风吹向建筑物时，迎风面的压力高于背风面，从而形成空气流动。
而热压原理则是利用室内外温度差异造成的空气密度不同，产生自然对流。
例如，在夏季，室内温度较高，空气密度小，而室外温度相对较低，空气密度大，热空气会从建筑物的上部开口排出，冷空气则从下部开口进入，形成自然通风，带走室内的热量和湿气，降低室内温度和湿度。
此外，地源热泵系统也是被动式设计中常用的一种技术。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅是一种采用被动形式来实现住宅舒适性的设计手段。
其中，气流组织是被
动式住宅中重要的一部分，它可以有效地改善室内的热环境，提高住宅的热舒适性。
本文
通过模拟分析被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响，为被动式住宅的建设提供
一定的理论支持和设计参考。
首先，被动式住宅中的气流组织形式有多种选择，如地面对流、空气对流和自然通风等。
其中，地面对流和空气对流主要通过地面和墙面的吸热和辐射来实现室内空气的运动，从而达到室内温度的均匀分布。
自然通风则是通过门窗的开启和室外自然风力的作用来实
现室内空气的循环和更新，从而提高室内空气品质。
其次，气流组织形式对室内热舒适性的影响主要表现在三个方面：温度分布、风速和
湿度。
通过模拟分析不同气流组织形式下的室内温度分布，可以得出被动式住宅中气流组
织形式对室内温度均匀性的影响程度。
同时，通过测量不同气流组织形式下的室内风速和
湿度，可以得出被动式住宅中气流组织形式对室内空气品质的影响程度。
这些数据可以为
被动式住宅设计提供依据。
最后，被动式住宅的气流组织形式与建筑物本身的结构和材料密切相关。
因此，在设
计被动式住宅时，需要考虑建筑物的朝向、开窗位置、墙体厚度等因素，以充分利用自然
资源，提高建筑物的能源利用效率和热舒适性。
被动式设计如何实现室内温湿度调节
被动式设计如何实现室内温湿度调节在如今的建筑设计领域，被动式设计理念正逐渐受到广泛关注和应用。
其核心目标在于通过巧妙利用自然条件和建筑自身特性，实现室内环境的舒适，尤其是在温湿度调节方面。
那么，被动式设计究竟是如何做到这一点的呢？首先，我们来了解一下什么是被动式设计。
简单来说，被动式设计是一种基于自然能源和环境条件的设计策略，旨在最大限度地减少对主动式机械系统（如空调和供暖设备）的依赖，从而降低能源消耗，并创造出健康、舒适的室内环境。
在实现室内温度调节方面，被动式设计有着多种巧妙的方法。
建筑的朝向就是一个关键因素。
合理规划建筑的朝向，可以充分利用太阳的辐射能。
例如，在北半球，将主要房间朝向南面，可以在冬季获得更多的阳光照射，从而增加室内温度。
相反，在夏季，通过适当的遮阳措施，如挑檐、百叶窗等，可以阻挡过多的阳光直射，避免室内过热。
建筑的围护结构也起着至关重要的作用。
优质的保温隔热材料能够有效减少室内外热量的交换。
厚厚的保温层可以在冬季阻止室内热量散失，而在夏季则阻挡外部热量的传入。
此外，窗户的选择和布局也不容忽视。
双层或三层中空玻璃具有良好的隔热性能，能够减少热量传递。
窗户的大小和位置也需要精心设计，既要保证充足的自然采光，又要避免热量过度损失或增加。
除了上述措施，自然通风也是被动式设计中调节室内温度的重要手段。
通过合理设置窗户的位置和开启方式，利用风压和热压原理，可以实现室内空气的自然流通。
在夏季，夜间的冷空气可以进入室内，带走白天积聚的热量，降低室内温度。
而在冬季，关闭不必要的通风口，减少冷风渗透，有助于保持室内温暖。
接下来，我们再看看被动式设计如何调节室内湿度。
湿度调节同样重要，过高或过低的湿度都会影响居住者的舒适度和健康。
利用自然材料是一种有效的方法。
例如，木材具有一定的吸湿性，可以在湿度较高时吸收空气中的水分，而在湿度较低时释放水分，从而起到一定的调节作用。
建筑的通风设计不仅对温度调节有帮助，对湿度调节也至关重要。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅指的是利用自然的气流、太阳能和热量来实现内部舒适温度和通风的一种
建筑设计理念。
在被动式住宅中，气流组织形式对室内热舒适性起着至关重要的作用。
本
文将对被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响进行模拟分析。
一、被动式住宅气流组织形式的特点
被动式住宅的气流组织主要包括自然通风、屏风效应和日照冷却等形式。
自然通风是
指利用自然风力通过开窗、排气口等实现室内外空气的流通和通风换气。
屏风效应是指通
过室外建筑构件的设置，利用建筑立面和结构来抵御外部风力和热辐射，减少室内的热量
损失和增加室内舒适度。
日照冷却是指利用建筑的设计和日照能量来实现室内温度的调节，比如通过日照板和遮阳罩来控制日照能量的进入和利用。
二、模拟分析方法
本文将采用计算流体力学（CFD）模拟方法，结合建筑能耗分析软件对被动式住宅气流组织形式进行模拟分析。
通过建筑信息建模（BIM）技术对建筑结构和气流组织形式进行三维模型建立。
然后，利用CFD软件对建筑内的气流动态进行模拟，分析不同气流组织形式
下的室内温度分布和风速情况。
通过建筑能耗分析软件对模拟结果进行分析，评估不同气
流组织形式对建筑能耗和室内热舒适性的影响。
通过模拟分析发现，被动式住宅的气流组织形式对室内热舒适性具有重要影响。
合理
的自然通风、屏风效应和日照冷却可以提高建筑的热舒适性和通风效果，减少能耗和环境
影响。
在建筑设计中应充分考虑气流组织形式对建筑热舒适性的影响，通过模拟分析来优
化建筑设计方案，提高建筑的舒适性和可持续性。
被动式建筑的制冷系统如何设计
被动式建筑的制冷系统如何设计在当今追求节能环保和可持续发展的时代，被动式建筑作为一种高效节能的建筑理念正逐渐受到广泛关注。
被动式建筑旨在通过优化建筑设计和利用自然能源，最大程度地减少对主动式能源系统的依赖，从而实现低能耗、高舒适度的居住和工作环境。
而制冷系统作为维持室内舒适温度的重要组成部分，在被动式建筑中的设计需要特别的考量和精心的规划。
被动式建筑制冷系统设计的首要原则是最大限度地利用自然冷却资源。
这包括合理利用建筑的朝向、遮阳设施和自然通风。
通过精心设计建筑的窗户位置和遮阳装置，可以有效控制太阳辐射进入室内的热量，减少夏季的制冷需求。
同时，利用建筑的通风通道和开口，促进自然风的流通，带走室内的热量，实现自然冷却。
在被动式建筑中，热缓冲和热储存也是制冷系统设计的重要策略。
例如，可以利用厚重的墙体和楼板材料，它们具有较大的热容量，能够在白天吸收多余的热量，并在夜间温度降低时释放出来，从而平衡室内温度的波动。
此外，地下空间的温度相对稳定，可以将其作为热储存的一部分，用于调节室内温度。
在设备选择方面，高效的制冷设备是关键。
例如，采用变频技术的空调系统能够根据室内实际负荷灵活调节制冷量，避免能源的浪费。
同时，应选择能源效率等级高的制冷设备，以降低运行能耗。
制冷系统的控制策略对于被动式建筑也至关重要。
智能控制系统可以根据室内外温度、湿度、人员活动等因素，精确地调节制冷设备的运行，确保在满足舒适度的前提下实现能源的最优利用。
在管道和保温设计方面，要确保制冷管道的良好保温，减少冷量在传输过程中的损失。
选择优质的保温材料，并确保施工质量，能够显著提高制冷系统的效率。
此外，还应考虑与可再生能源的结合。
例如，利用太阳能驱动的吸收式制冷系统，或者地源热泵系统，这些可再生能源驱动的制冷方式能够进一步降低对传统能源的依赖，实现更可持续的制冷解决方案。
在设计被动式建筑的制冷系统时，还需要综合考虑建筑的整体布局和功能分区。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅在能源利用方面具有显著的优势，但在室内热舒适性方面仍存在挑战。
气
流组织形式是影响室内热舒适性的重要因素之一，本文通过模拟分析不同气流组织形式对
被动式住宅室内热舒适性的影响，为优化被动式住宅的设计提供参考。
模拟分析采用了EnergyPlus软件，选取了典型的被动式住宅样板间为模型，设置了
四种不同的气流组织形式：单向通风、自然通风、对流通风和辅助通风。
在模拟过程中考
虑了室内外温度、湿度、风速、壁体热传导、太阳辐射等因素的影响，以评估不同气流组
织形式对室内热舒适性的影响。
模拟结果显示，辅助通风和对流通风具有较好的室内热舒适性表现，其中辅助通风对
室内热舒适性的提升效果最为显著。
辅助通风使得室内热量更为均匀地分布，有效减少了
热不均匀性带来的不适感。
而对流通风则能通过自然气流的流通，使得室内气温更加均匀，进一步提高室内热舒适性。
相比之下，单向通风和自然通风在室内热舒适性方面表现较差。
单向通风在实际应用
中较难保持气流的稳定性，容易造成室内热不均匀现象，从而影响舒适性。
而自然通风受
到外部气流的影响较大，容易出现温度反弹现象，在夜间或者清晨出现较低温度时，开窗
通风可能会导致室内气温过低，进而影响室内热舒适性。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析1. 引言1.1 研究背景被passivetive住em处建筑物气流组exp形式具有重要影响hiban室内热舒适性，通常通过自然通风和太阳辐射等passivetive技术实现。
随着人们对舒适性要求的不断提高，被动式住em处建筑物气流组exp形式的研究也变得愈发重要。
目前，已有许多研究关注被动式住em处建筑物气流组exp形式对室内热环境的影响，但对其具体机理和效果仍存在一定争议。
本研究旨在对被动式住em处建筑物气流组exp形式进行模拟分析，探讨其对室内热舒适性的影响，为改善住em 处建筑物气流组exp形式设计提供科学依据。
1.2 研究目的本文旨在通过模拟分析研究被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响，探讨不同气流组织形式对室内温度分布的影响机制，为住宅建筑设计提供科学依据。
具体目的包括：1. 探讨不同气流组织形式对室内温度的影响规律，分析其对热舒适性的影响程度；2. 分析不同气流组织形式下室内热舒适性的优缺点，为住宅设计提供实用建议；3. 探讨影响室内热舒适性的关键因素，为提高室内热舒适性提供参考依据；4. 对被动式住宅气流组织形式的优化设计提出建议，为建筑节能与热舒适性相结合提供理论支持。
2. 正文2.1 被动式住宅气流组织形式的介绍被动式住宅是一种利用自然气流和建筑本身结构特点来实现通风和空调的建筑形式。
在被动式住宅中，气流组织形式起着至关重要的作用，影响着室内空气的流动和温度分布。
被动式住宅的气流组织形式可以分为自然通风、屏风通风、热气流、涡流等多种形式。
这些不同的气流组织形式对于室内热舒适性有着不同的影响，需要通过模拟分析来进一步研究。
自然通风是被动式住宅中常见的气流组织形式，通过设计建筑的开窗位置和朝向来利用自然气流实现室内通风和散热。
屏风通风则是通过设置遮阳板或隔断墙等装置来引导气流流动，减少太阳辐射和风速对室内温度的影响。
热气流和涡流则是利用建筑本身形态和材料特性来实现气流的循环和热量传递，改善室内热舒适性。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
随着人们对舒适性的渴求，被动式住宅的气流组织形式成为了一种备受关注的设计理念。
该文结合数值模拟分析，对被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响进行了深
入探究。
首先，介绍了被动式住宅的定义，强调了其以最小程度地依靠机械设备为特点的设计
理念。
然后，在详细分析了被动式住宅的气流组织形式后，将其分成了四类：中央空间型、挑空层型、过渡空间型和厢式型，分别对其气流组织进行了详细描述。
其中，中央空间型
和挑空层型在实现建筑物内部热对流的同时还能降低层间温度差，过渡空间型则通过廊道
的设置增加了透风面积，而厢式型则是通过墙壁隔离不同区域的气流。
然后，重点介绍了数值模拟的方法和模拟结果。
该研究采用了CFD模拟软件对不同类
型的被动式住宅的气流组织进行了模拟，得出了与工作环境相关的室内温度和空气流动质量。
模拟结果表明，中央空间型和挑空层型能够提高室内空气流动质量和温度分布的均匀性，改善室内热舒适性效果最好。
过渡空间型和厢式型的改善效果相对较差。
最后，提出了对被动式住宅气流组织形式进行优化的建议。
建筑师应该结合实际情况
和深刻理解被动式住宅气流组织形式的特点，选择适合的气流组织形式，并在设计中充分
考虑热舒适性以及其他相关的因素，以提高被动式住宅的热舒适性。
综上所述，该研究为被动式住宅气流组织形式的探究和研究提供了有效的方法和思路，为其他相关领域的研究提供了借鉴和参考。
被动式居住建筑暖通专业设计分析
被动式居住建筑暖通专业设计分析摘要：本文对被动式居住建筑暖通专业设计要点及参数取值进行梳理，总结。
关键词：群集系数、功率系数、通风保温系数、新风量计算、末端设备设计。
1、冷热源被动式建筑相较于传统建筑物具有极低的供暖能耗、充分利用建筑物内部能源、高标准的保温门窗及外墙保温系统、高效的通风热回收系统、较高的室内舒适性等特点。
其中供暖能耗相当于传统建筑的1/10、现有节能建筑的1/4，为减少室外管网输送热损失从而被动式建筑宜采用分散式冷热源。
2、负荷计算被动式建筑冷、热负荷计算采用专用软件按照典年气象进行全年逐项逐时冷、热负荷计算，被动房建筑以能耗指标为认证标准。
与国内现行标准《严寒和寒冷地区居住建筑节能规范》JGJ26-2010不同，被动式建筑采用的舒适性标准为《适中的热环境—PMV与PPD指标的确定及热舒适条件的确定》ISO7730，其中与采暖能耗密切相关的是室内设计温度标准，JGJ26-2010为18℃，ISO7730则为20℃。
3、计算参数选取3.1套内使用面积：指套内房屋使用空间的面积，不包含内墙的面积。
3.2群集系数：指根据人员的年龄、性别构成以及密集程度等情况不同而考虑的折减系数。
如成年女子的散热量、散湿量约为成年男子散热量的85%，儿童散热量、散湿量约为成年男子散热量的75%，住宅建筑集群系数可按照人员分类、数量加权计算，其他建筑物群集系数可按下表选取。
3.3设备的功率系数：指设备小时平均实耗功率与其安装功率之比，一般可取0.7~0.9。
3.4设备的通风保温系数：指考虑设备有无局部排风设施以及设备热表面是否保温而采取的散热量折减系数，一般取0.5。
3.5住宅人体散湿量：100g/(p·h)4、新风量计算设计条件：①普通住宅人均面积32㎡；②换气体积中均高度按照2.5m人员活动区域计算；③西式厨房排风量60m³/h；④中式厨房设置外墙单设补风口；⑤卫生间排风量60m³/h；⑥人员密度法取30m³/(p·h)；⑦套内使用面积以200㎡为例。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析作者：吴珊宗妍来源：《中国新技术新产品》2019年第22期摘; 要：随着被动式建筑的发展，降低能耗的同时，室内环境舒适性的问题逐渐受到关注，选择合理的气流组织形式，可以有效提高室内环境热舒适性。
该文选取某被动式住宅的一个房间，分析气流组织形式的不同对热舒适性的影响，利用Airpak软件进行数值模拟，给出室内环境PPD指标、空气流速、空气龄的分布状况。
模拟结果显示，上送上回式气流组织形式的人员不满意率更低，室内空气换气效果较好，可以营造更好的室内热舒适性。
关键词：被动式建筑;气流组织;热舒适性;数值模拟中图分类号：TU834; ; ; ; ; ; ; 文献标志码：A1 物理模型及边界条件该文利用Airpak软件，对气流组织形式以及室内环境热舒适性影响进行模拟研究，在对该问题的数值模拟过程中，为了模拟结果更清晰且具有推广意义，对该问题研究过程中一些非决定性因素，做出以下简化假设：首先，选取建筑物的围护结构满足我国对被动式住宅围护结构保温性能的规定，密闭性良好，漏风系数很小，可以忽略不计，忽略冷风渗透气流对室内环境的影响;其次，室内空气流动近似为稳态流动，流态为稳定湍流，室内空气可以看作牛顿不可压缩流体，物性参数为常数，这样大大减少了计算步数，且大部分空调房间室内气流的流态为稳定湍流，做此简化不影响结论的推广应用;最后，忽略辐射换热的影响，即在模拟计算中，不考虑房间各维护结构间的辐射换热，不考虑被动式住宅得到的太阳辐射热量，固体壁面上满足无滑移条件。
根据选取的被动式住宅房间的实际尺寸，简化模型，房间大小为4.8 m×4 m×3 m，边界类型是绝热;一扇窗户，模型尺寸为0.9 m×1.2 m，冬季室外计算温度-18 ℃，边界类型为定温;送风口尺寸1.1 m×1.1 m，冬季送风温度取24 ℃，风速为2 m/s;回风口尺寸1.1 m×1.1 m，边界类型为自由出流。
风压通风办公建筑内温度预测方法的模拟与实验
风压通风办公建筑内温度预测方法的模拟与实验郭春梅;张于峰;郝斌【摘要】采用天津地区典型年气象参数、季节主导风向和平均风速,综合考虑围护结构传热、日射得热和室内热源散热,数值模拟了天津地区一栋办公建筑过渡季节风压自然通风下的室内热环境,得出室内温度与房间单位面积稳态得热量之间的线性关系曲线.通过实验测试该建筑内、外环境,发现测试结果与理论计算结果相比在线性上有所偏离,最大线性偏离度为6.7%,对应于相同的室内温度,单位面积得热量值高于理论计算结果.最后分析了产生线性偏离和数值偏差的原因,论证了理论计算结果的可靠性.%By adopting typical-year weather data, seasonal prominent wind direction, mean wind speed, and considering the influence of envelope heat conduction, solar radiation and inner heat source emission, indoor thermal environment of a wind-driven ventilation office building in Tianjin in transient season was numerically simulated. Furthermore, the linear relationship between indoor temperature and the steady-state obtaining heat of the building was established. For validating the simulation result, indoor and outdoor thermal environment was tested and the experimental relationship between indoor temperature and the steady-state obtaining heat of the building was obtained. The simulation result assumed good linear relationship, but the tested result had 6.7％ deviation in the linearity and the obtaining heat per unit area was higher at the same indoor temperature than the calculated result. Finally, the reasons causing linearity and numerical deviation were analyzed and the reliability of theoretical results was demonstrated.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2011(044)003【总页数】6页(P227-232)【关键词】自然通风;风压;室内温度;得热量【作者】郭春梅;张于峰;郝斌【作者单位】天津大学环境科学与工程学院,天津,300072;天津城市建设学院能源与机械工程系,天津,300384;天津泰达环保有限公司,天津,300350;天津大学环境科学与工程学院,天津,300072;天津大学环境科学与工程学院,天津,300072【正文语种】中文【中图分类】TU834自然通风是实现人类与环境和谐共存的生态式室内环境调节方式，既节能、环保，又可实现良好的室内空气品质.办公建筑由于本身特点以及人为因素，许多在过渡季节就进入空调期，能源浪费现象严重.为了使建筑设计者、使用者妥善利用自然资源，为建筑通风降温，国内外学者进行了大量的研究工作.我国学者杨柳等[1]、罗志文等[2]、张国强等[3]对位于我国严寒地区的乌鲁木齐、寒冷地区的北京、夏热冬冷地区的上海以及夏热冬暖地区的广州，以适应性模型为基础，分别进行了自然通风潜力评价和室内热舒适性研究.苏醒等[4]在 Richard J Dear适应性模型基础上，提出了我国的适应性热舒适评价方法.Chen等[5]对我国北京地区住宅建筑在风压通风下的降温效果进行了数值模拟.笔者在前人研究基础上，针对天津地区一栋自然通风绿色办公建筑，采用数值模拟和实验测试的方法，综合考虑其室、内外得热，建立了风压通风下室内温度与房间单位面积得热量间的关系.该建筑位于天津市滨海新区，属于我国北方寒冷气候地区.春季多风，干旱少雨，室外平均大气压力102 960,Pa，室外平均风速2.5,m/s，风向为南，风与建筑物正面成45°；秋季天高气爽，大气压力102,960,Pa，室外平均风速 2.0,m/s，风向为南南东，风与建筑物正面成68.5°，迎风面外墙与风向的夹角为68.5°和22.5°[6].在过渡季节可以利用自然通风为建筑降温，减少空调能耗.建筑与南北方向成45°.建筑总高度9.2,m，从区域上划分为外区、内区和中厅 3部分，建筑平面布局如图1所示.外区为办公室，共2层，在2层沿内侧布置回廊；内区1层，为会议室；中厅(图1中椭圆形区域)主要为模型展区，从地面开始，贯穿整个建筑，顶部开设采光、透气天窗.在中厅与内区之间，通过带顶部天窗的过厅连接起来，过厅顶部高度4.2,m.内庭院也是在建筑内部开辟的灰色空间，通过内庭院幕墙开窗实现内区与室外大气连通，并可作为内区空调机组新风入口使用.整个建筑通过门窗、走廊、天窗、庭院等设置构成了穿越式自然通风的通道.外墙采用外保温体系，建筑结构为钢结构、框架结构，围护结构选用保温材料和热工性能如表 1所示.自然通风的关键在于室内、外空气之间存在的压差.形成空气压差有两种方式，即热压或风压[7].建筑自然通风在无风天气下，由热压形成，而在有风天气下，是热压和风压共同作用的结果.在有风天气下，风压作用在开口上的压力，在迎风墙上为正值，在背风墙上为负值，无论正负，均沿着开口从上风侧至下风侧逐渐减小，在墙体的高度方向上无甚变化，所以，沿着同一开口高度方向的压差是热压差，与穿越式通风风压相比，其数值极小[8].由于此建筑内部没有强热源，同时处于过渡季节，外门、外窗、内部的回廊、内庭院、带天窗的过厅和中厅间可以构成风压穿越式通风的回路，形成风压穿越式通风的室内热环境，因此可以忽略热压的影响.建筑物外表面风压的大小和分布是风压通风数值模拟不可缺少的数据，采用Fluent商业软件，K-ε双方程模型，有限容积离散格式，固壁边界采用壁面函数法，出口采用自然出流，地面粗糙度按照郊区处理.计算了在春季南向主导风向和2.5,m/s季节平均风速下，建筑外表面风压分布规律，以作为室内热环境计算的开口边界条件，计算结果如图 2所示.由图2可知，风自东南方向吹来，在建筑物东南角正压最大，为+3,Pa，在西南迎风墙上，过道将墙体分成两段，每一段墙体自上风侧向下风侧风压逐渐降低，至最末端，风压降至 0,Pa.而东南侧迎风墙，墙体有两处凹陷，将同一面外墙分成 5个压力段，两凹陷处为负压，其值为-1,Pa，而其他 3处迎风面风压从+3,Pa降至0,Pa.图3为背风墙风压分布云图，与屋顶一样均处于负压区，在上风侧负压值最大，向下风侧负压逐渐降低，但负压变化较迎风墙小，其变化范围自-2～0,Pa.2.2.1 物理模型由于建筑形状和内部结构复杂，体积较大，开口很多，在计算中很难将建筑作为一个整体来计算它的内部热环境.所以，以建筑二楼西南侧办公房间为例，计算部分房间的内部热环境.该房间物理模型如图 4所示，可以看到，外窗、门、通风走廊形成了风压穿越式通风的通道.2.2.2 数学模型针对室内的气流流动情况，对所给的物理模型做简化和假设.(1) 假设流动空气为不可压缩气体，稳态流动.(2) 假设室内初始温度与室外温度相同，室内气流处于静止状态.(3) 取入口湍流特征长度为 16%[9]，入流空气温度为室外大气温度，温度范围20～30,℃.(4) 人体在极轻工作状态下的散热量为 134,W/人[10]，电脑及其他办公设备的散热量为 316,W，两者合成一个热源块，散热量为450,W.(5) 假设从窗户进入室内日射得热量均匀地分布在靠窗侧的地板上，形成在地面上的面热源.(6) 围护结构传热按照稳态传热处理，内墙按绝热处理.外墙和屋顶同时受到太阳辐射和室外空气温度的热作用，考虑太阳辐射产生的温升，采用室外综合温度计算围护结构传热量.日照强度取自文献[6]典型年气象参数.式中：zt为室外综合温度，℃；wt为室外空气计算温度，℃；ρ′为围护结构外表面对太阳辐射的吸收系数，取 0.75；J为围护结构外日间太阳总辐射强度，W/m2；wα为维护结构外表面换热系数，取23,W/(m2·K).其中，西南外墙日照强度取西向和南向的算术平均值，西北外墙日照强度取西向和北向的算术平均值，东南外墙日照强度取东向和南向的算术平均值，东北外墙日照强度取东向和北向的算术平均值.在简化和假设的基础上，数学模型[12]简化为式(2)～式(7)中：u、v和ω分别为流体的速度矢量 U在 x、y、z 3个坐标方向的速度分量；k、ε、ρ、p和λ分别表示空气的湍能、湍流耗散率、密度、压力、当量导热系数；η为流体的运动黏度.方程组中系数 c1、c2和2个常数σk、σε的取值为：c1＝1.44，c2＝1.92，σk＝1.0，σε＝1.3.根据数值计算结果，汇总成表 2.由表2可以看出，在穿越式通风作用下，室内平均风速、平均风压和通风量几乎无甚变化，证明了热压通风的作用相对风压来讲很微弱.室内温度随着得热量的变化而变化，其关系曲线如图 5所示.在计算中将室内热源散热和太阳辐射得热均按照稳态传热加以简化，忽略其热辐射作用，此时室内空气与热表面间处于对流换热状态，得热量与温度之间成理想的线性关系.为了验证分析结果，笔者于2009年4月13日～4月17 日，在工作时间内(每日9：00—17：00)，对该建筑周围气象参数和风压通风环境室内环境进行了逐时测试.测试期间完全依靠自然通风换气，门窗开闭由室内工作人员自行决定.建筑设内、外窗帘，室内浅色布质窗帘由室内工作人员自行控制，室外铝合金电动窗帘的开闭取决于室外的日照程度.室外环境测试仪器为安装于建筑周围的小型气象站，可测试环境温度、湿度、风速、风向、日照强度，测试结果如表 3所示.在测试期间天气变化丰富，充分体现了过渡季节天气变化无常的特征.从测试结果可以看出，4月13日这一天室外气温较高，天气晴好，主导风向南风，平均风速 3.0,m/s，且建筑大部分窗户开启，处于风压穿越式通风状态，与数值模拟工况比较接近.所以取4月13日室内、外条件计算得热量与实测室内温度的曲线和数值计算结果做对比，研究风压通风的降温效果.室内环境测试仪器为安装于空调末端上的温、湿度和CO2浓度传感器，如图6所示.4月13日房间内环境测试结果如表4所示.由于先期房屋的夜间蓄冷作用会造成早晨室内温度与负荷的偏差，在16：00时以后气温骤减，风向变化，风速升高，所以从11：00—15：00这5个整时刻计算.影响房间得热的主要参数室外温度和日照来自小型气象站监测数据，对围护结构(门窗、外墙和屋顶)以室内温度和室外综合温度温差，按照稳态传热计算.因为实际通风换气量的不可测性，门窗按照关闭考虑，考虑日射得热，室内办公设备、人员散热量按照实际人员密度和办公设备台套数计算.根据计算结果生成房间室内温度与单位面积得热量间的关系曲线，如图7所示，按照线性拟合曲线，每个测试点在趋势线上下有所偏离，最大偏离点的偏差为6.7%.实验与理论计算中风压作用下的室内温度与得热量均近似成线性关系，理论计算的线性度较好，实验测试中的数据点相对于趋势线的偏离度大于理论计算，并且二者对于相同室内温度对应的得热量在数值上有所偏差.产生差别的原因主要有两点. (1) 实验测试与理论计算的线性偏差，是由于在风压通风状态下，理论计算中将室内热源散热和太阳辐射得热均按照稳态传热加以简化，忽略其热辐射作用，此时室内空气与热表面间处于对流换热状态，此时热量与温度间的关系符合线性关系，因此理论计算结果呈现出极好的线性分布.而实验过程中，既存在着室内热源、壁面和太阳辐射等的辐射热的影响，并且室外气象条件是时刻变化的，风速和风向不是固定值，导致了对流换热系数 a的波动，所以测试中的数据点相对于趋势线上下有所偏离.偏离程度的大小取决于影响a值的因素.(2) 实验测试与理论计算的数值偏差，主要是由于在理论计算过程中，房间得热量扣除了由于开窗通风换气而带走的室内热量，而在实验测试计算结果中，是按照门窗关闭时空调冷负荷计算方法，不计算通风换气带走的热量.(1) 综合考虑天津地区一栋办公建筑室外温度、日照引起的围护结构传热和日射得热以及室内人员办公设备散热，在春季南向主导风向和平均风速为2.5,m/s情况下，得出了风压穿越式自然通风建筑内温度与房间单位面积得热量间的近似线性关系，可用于预测风压通风建筑室内温度，配合热舒适性评价方法指导建筑自然通风设计.(2) 但是在理论计算中室内热源、壁面和太阳辐射均按照稳态传热加以简化，忽略其热辐射作用，此时室内空气与热表面间处于对流换热状态，热量与温度间的关系符合线性关系，致使理论计算结果呈现极好的线性，而实际情况下，由于室内热源、壁面和太阳辐射的影响，室外风速和风向变化导致流换热系数的变化，使得线性度有所偏离，最大偏离程度为 6.7%，属于可接受的偏差范围.(3) 理论计算与实验测试曲线在数值上存在偏差，这是由于实验测试结果没有考虑通风带走的热量所致，如果考虑通风散热，两者在数值上是较为吻合的，证明了理论计算结果的可靠性，此方法可用于预测风压通风室内环境温度.【相关文献】［1］Yang Liu，Zhang Guoqiang，Li Yuguo. Investigation potential of natural driving forces for ventilation in four major cities in China[J]. Building and Environment，2005，40(7)：739-746.［2］Luo Zhiwen，Zhao Jianning，Gao Jun，et al. Estimating natural-ventilation potential consideration both thermal comfort and IAQ issues[J]. Building and Environment，2007，42(6)：2289-2298.［3］Zhang Guoqiang，Yin Wei，Yang Wei，et al. Natural ventilation potential model considering solution multiplicity，window opening percentage，air velocity and humidity in China[J]. Building and Environment，2010，45(3)：338-344.［4］Su Xing，Zhang Xu，Gao Jun. Evaluation method of natural ventilation system based on thermal comfort in China[J]. Energy and Buildings，2009，41(1)：67-70.［5］da Graca Carrilho G，Chen Q，Glicksman L R，et al.Simulation of wind-driven ventilating cooling systems for an apartment building in Beijing and Shanghai[J]. Energy and Buildings，2002，34(1)：1-11.［6］中国气象局气象信息中心气象资料室，清华大学建筑技术科学系. 中国建筑热环境分析专用气象数据集[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2005.China Weather Bureau，Architecture Science Department of Tsinghua University. Special Weather Data for Analyzing Building Thermal Environment in China[M]. Beijing: Chinese Construction Industry Press，2005(in Chinese).［7］孙一坚. 工业通风[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1985.Sun Yijian. Industrial Ventilation[M]. Beijing：Chinese Construction Industry Press，1985(in Chinese).［8］林宪德. 绿色建筑[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.Lin Xiande. Green Buildings[M]. Beijing：Chinese Construction Industry Press，2007(in Chinese).［9］Taeyeon Kim，Doosam Song，Shinstuke Kato. Two-step optimal design method using genetic algorithms and CFD-coupled simulation for indoor thermal environments[J]. Applied Thermal Engineering，2007，27(1)：3-11.［10］路延魁. 空气调节设计手册[M]. 2版.北京：中国建筑工业出版社，1995.Lu Yankui. Air Conditioning Design Handbook[M]. 2nd ed. Beijing：Chinese Construction Industry Press，1992(in Chinese).［11］陆耀庆.实用供热空调设计手册[M]. 2版.北京：中国建筑工业出版社，1992.Lu Yaoqing. Heating and Air Conditioning Design Handbook[M]. 2nd ed. Beijing：Chinese Construction Industry Press，1992(in Chinese).［12］陶文铨. 数值传热学[M]. 2版.西安：西安交通大学出版社，2001.Tao Wenquan. Numerical Heat Transfer[M]. 2nd ed.Xi′an：Press of Xi′an Jiaotong University，2001(in Chinese).。
被动通风系统建模与室内温度预测
被动通风系统建模与室内温度预测王先铭;赵哲身【摘要】以杭州绿色建筑科技馆被动通风系统为对象,根据被动通风原理初步确定对象模型的输入和输出,通过分析采集到的各种气候条件下的被动通风系统数据的相关性,验证模型的输入选择正确性,并经辨识建立了被动通风的多输入数学模型；然后,采用理论和实践方法验证了模型的一致性；最后,根据网站提供的部分天气预报参数,预测出第二天的办公室内温度,从而验证了该模型可以合理确定有源空调的开启时间,达到节能的目的.%This paper focuses on the passive ventilation system modeling for Hangzhou Science and Technology Pavilion of Green Architecture. The input and output variables of the model are determined according to the passive ventilation principles and the correlation analysis among the input and output data under various climatic conditions. The passive ventilation model with multiple inputs is built. Its consistency is validated theoretically and experimentally. Office temperature of the next day is predicted depending on the weather forecast parameters obtained from the Internet. Thus, precise time to start air-conditioning systems can be determined for energy efficiency.【期刊名称】《上海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(018)002【总页数】6页(P139-144)【关键词】被动通风;节能;相关性;室内温度预测【作者】王先铭;赵哲身【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TP273杭州绿色建筑科技馆是杭州能源与产业园的一部分，由中国节能投资公司投资，位于杭州钱江开发区的国家循环经济示范园区内.该项目列入建设部2007年建筑节能和可再生能源利用示范试点项目，由杭州市政设计院设计，杭州地源热泵所和上海大学为合作单位.该项目于2010年12月10日通过美国LEED铂金级评审，2011年初收到证书及奖牌.该绿色建筑科技馆造型独特，其中南北方向外墙倾斜，用以减少南向墙面的太阳辐射，增加北向墙面的太阳照射.绿色建筑科技馆采用了多种低碳技术，旨在为建筑物的低碳和节能作示范.通风设计采用了英国能源和可持续发展研究所的被动通风技术.有源空调系统采用热泵式溶液调湿新风机组和地源热泵，空调末端是辐射毛细管和辐射吊顶.过渡季节和初夏运行被动通风，当被动通风不能满足要求时，采用有源空调.1 被动通风1.1 国内外发展现状不同于传统意义的自然通风，被动通风通常采用专门的建筑风道和拔风烟囱设计.英国广泛采用建筑物被动通风设计，例如英国建筑研究机构BRE的新环境办公室和德蒙福特大学的皇后楼.上海莘庄综合楼也采用了绿色办公建筑被动式设计［1］.Kolokotroni等［2］在教学楼的被动通风降温和控制策略的研究中指出，可以使用有效的通风和更多高级的控制策略优化大楼的夏季性能.对夜晚被动通风作用的研究显示，夜晚通风和热量聚集的结合是一种恰当地减少空调需求和改善室内热环境的技术［3］.目前，有很多关于被动通风与机械通风的混合通风形式的研究，其中影响最大的是ANNEX35课题［4］.对被动通风的模拟分析，国内外主要采用网络法和CFD法［5］.另外，对被动通风的研究基础主要是基于热力学的机理方程，其中机理方程涉及到很多热力学参数，仿真涉及到边界条件，都会对建模结果产生很大的影响.为此，本研究以杭州绿色科技馆为对象，采用模型辨识方法，把被动通风系统看成是一个黑箱，研究其多输入和输出的数学关系.通过建立被动通风模型，在获取模型的基础上，预测出第二天办公区域的全天温度，从而为确定有源空调的控制策略提供依据.1.2 被动通风原理建筑物周围的风压推动了建筑物内自然风的循环，这种风压分布与建筑物的几何形状和室外风向有关.建筑物内由于室内外空气密度差异产生的热压使热空气上升，并从建筑物上部风口排出，室外新鲜的冷空气从建筑底部被吸入.一般情况下，建筑物的被动通风是在综合因素作用下，利用风压和热压来完成的［6］.被动通风具有如下优点［7］：①被动通风可在不消耗不可再生能源的情况下，改善室内热环境，实现被动式制冷，是一种经济的通风方式;②无污染，减轻环境负担;③ 可提供新鲜清洁的自然空气，室内空气品质好，有利于人的心理和生理健康. 被动通风的使用要根据当地的气候条件来确定，适宜在气候比较温暖或者四季变化比较明显，而且空气和噪音污染都不严重，以及对房间换气率要求在一定范围内能满足的地方［8］.要达到现代通风的要求，对建筑物的设计是有要求的.另外，被动通风还要与消防联动，以保证安全.2 杭州绿色建筑科技馆被动通风系统设计2.1 室内温湿度仿真杭州市地处我国东部沿海，气候特征为春多雨、夏湿热、秋气爽、冬干冷，并且一年中有72%的时间室外气温在0～24℃.根据杭州气候条件，被动通风在过渡季节是完全可行的，可以推迟有源空调的使用时间，在盛夏夜间也能发挥节能的作用.设计方根据杭州市气候焓湿图进行了仿真设计.图1和图2分别为仿真被动通风条件下的各个房间的风速分布和温度分布.可以看出，被动通风条件下大部分区域的最低风速大于0.2 m/s，大部分办公区域的温度都在舒适范围之内.为验证仿真的正确性，本研究在气流组织的途径中设置了20个微风速传感器.图1 风速分布仿真图Fig.1 Simulation of wind speed distribution graph图2 温度分布仿真图Fig.2 Simulation of temperature distribution graph 2.2 被动通风系统的设计杭州绿色科技馆被动通风系统的纵向剖面及空气循环如图3所示.建筑物底部地下室的南北方向各有6个进风口，50个双层窗;屋顶层有拔风烟囱14个，60个电动双层窗;总共有17个竖向风道，风道里分别装有20个温度计和微风速传感器;电动百叶298个;每个房间都有被动通风风阀.采用被动通风方式时，首先打开所有地下室的双层窗，以及各房间的被动通风风阀和屋顶的电动双层窗.风从地下室的进风口进来，由风道通过被动通风阀进入各个房间，再从房间内侧的窗户经过中庭，最后从屋顶的拔风烟囱排出.图3 杭州绿色建筑科技馆的被动通风示意图Fig.3 Passive ventilation diagram of Hangzhou Green Science and Technology Pavilion3 被动通风模型的建立3.1 被动通风数据的初步分析杭州绿色科技馆采集的实时和历史数据每分钟记录一个，每个记录有字段项1 000多个.我们先分析采集的温度数据，以对被动通风的作用有一个初步认识.图4为2010年5月26日被动通风开启时从凌晨00∶00至夜间24∶00小气象站室外温度、一楼风道温度和三楼办公室南向平均温度对比图.从图中可以看出，风道温度与室外温度走向基本一致，白天工作时间风道温度比室外温度要低6℃左右;三楼室内平均温度比较平稳，在25～27℃之间.这说明即使室外温度达到30℃，被动通风仍然能满足办公室舒适度的要求，因此，通过被动通风延长过渡季节、实现节能是可行的.3.2 模型输入、输出量的确定概述要想建立一致性较好的被动通风系统的数学模型，需要尽量把影响输出的重要物理量作为系统输入，并考虑到系统的复杂性.本研究中的输出量比较简单，就是决定人舒适度的办公室的平均温度.根据1.2节所述的被动通风原理可知，影响房间温度的因素主要有风压和热压，由此确定输入量是室外温度、室外湿度、室外风速、室外风向和太阳辐射等参数.虽然杭州绿色科技馆在室外布有小气象站，能实时测量一些天气参数，但由于要预测第二天的室温，则必须有第二天的预报气象参数值，而小气象站是没有预报参数的，所以我们采用专业气象网站的气象参数作为模型的输入.该气象网站有历史数据和预测数据.图4 3个方位的温度对比Fig.4 Comparation of the three temperatures气象网站的历史数据记录的时间为每天凌晨00∶00至夜间23∶30，每周期的时间间隔为0.5 h.将网站的0.5 h的数据使用MATLAB中函数插值拟合成每分钟一个的数据.图5为网站的温度拟合值和杭州科技馆室外小气象站温度曲线的比较.从图中可以看出，拟合网站温度与小气象站温度趋势一样，温度相差1℃左右，可见采用网站拟合气象参数建模是可行的.图5 小气象站记录的温度和拟合温度Fig.5 Small weather station temperature and web-site fitting temperature3.3 气象网站参数与模型输出参数的相关性分析为了验证模型输入选择的正确性，需要对输入和输出数据进行相关性分析.输入和输出数据的相关性越高，则说明输入对输出的影响越大，取影响大的数据作为模型输入量.图6所示为拟合网站温度、拟合网站湿度以及拟合网站风速风向与三楼平均温度的相关性，这里的风速量经过处理，为风速乘以风向角度的余弦值，即V=V0×cos A，其中V0为测得风速，A为风向角，南北方向时为0°，东西方向时为90°.从图6中可以看出，拟合网站温度与输出的相关性为0.85，是正相关高度相关;拟合网站湿度与输出的相关性为－0.70，是负相关显著相关;拟合网站风速与输出相关性为0.70，是正相关显著相关.通过计算可以得出太阳辐射与三楼室内平均温度的相关性为0.30，是微相关，不作为输入.因此，最终确定模型的输入为拟合网站温度、拟合网站湿度和拟合网站风速风向.3.4 数据预处理输入输出数据通常都含有直流成分或低频成分，任何辨识方法都无法消除它们对辨识精度的影响，因此，在建模之前要对数据进行预处理.图7所示为预处理后的输入输出数据，其中u1为拟合网站温度，u2为拟合网站湿度，u3为拟合风速风向，y为输出，即室内平均温度.图6 输入与输出数据的相关性Fig.6 Correlation charts between input and output datas图7 预处理后的输入输出数据曲线Fig.7 Input and output data curves after pretreatment3.5 模型阶次的确定本研究采用行列式比定阶法确定模型的阶次［9］.利用行列式比定阶法在参数估计之前就可预先确定过程模型的阶次.如果过程采用如下模型描述：式中，u(k)和z(k)表示过程的输入输出变量，v(k)为噪声.设模型阶次的估计值为n^，构造数据矩阵式中，L为数据长度.定义行列式比式中，当从1开始逐一增加时，若D()较D(－1)有显著增加，则认为这时的n^已比较接近过程模型的真实阶次，即应取n0=图8所示为数据长度L=2 230时的行列式比D(n)的变化.由图可以看出，行列式比D(n)在n= 2时有显著的增加，所以可以确定模型的阶次为2阶.图8 行列式比定阶法Fig.8 Determinant ratio fixed-order method3.6 模型辨识与检验本研究采用“黑箱”法建模.用辨识法建模并没有一种固定的最佳模型结构，唯一的方法是对不同的模型结构进行尝试［11］.尝试的结果表明BJ模型最好，模型误差不超过0.06，拟合度为85.29%(见图9)，所以最终确定辨识模型为BJ模型. 在获得系统的模型之后，必须经过检验，这是系统辨识不可缺少的步骤之一［10］.利用残差中剩余信息量的大小评价模型质量的好坏称作残差分析.实际应用时，常常采用残差和输入数据的互相关检查模型的有效性.理论上残差与输入数据是独立的，如果其互相关值较小，说明所估计的模型参数精度较高.图10为输出残差图.可以看出，残差序列可以视作零均值的白噪声序列，所以所辨识的模型是可靠的.图9 BJ模型拟合度Fig.9 BJ model fitting图10 BJ模型的残差检验Fig.10 BJ model residual verify4 模型预测与控制策略网站预报天气参数数据每天8个，预报周期的时间间隔为3 h.首先，将网站预报的第二天的室外温度、湿度、风速风向等气象数据插值拟合成每分钟一个的数据;然后，根据辨识得到的参数模型就可以计算出第二天办公室内的温度，即预测温度.图11中实线为三楼室内平均温度实际值，虚线为三楼平均温度预测值.从图中可以看出，预测最大误差为0.25℃，最高温度约为26.8℃，误差不超过10%，说明预测是准确的.图11 BJ模型的预测Fig.11 Predictive temperature by using BJ model通过问卷调查舒适度，可以得到需要开启或关闭有源空调时的温度Ts.将预测得到的温度Tp与Ts进行比较，当一天的某个时间后预测温度Tp高于(低于)Ts时，需要开启(关闭)有源空调，以实现节能.另外，开启有源空调都需要有一定的时间提前量，研究这一提前量可以最大限度地节能并满足舒适度的要求［11］.5 结束语本研究通过分析被动通风产生的原理，确定被动通风模型的输入量，并分析了小气象站和网站拟合数据的一致性;然后，采用网站拟合数据作为输入，使用BJ模型结构建立室外温湿度以及风速风向与室内平均温度的被动通风模型，并对模型进行了检验.从预测的结果看，该模型具有相当的准确性.参考文献：［1］范国刚，张颖，李范鹤.绿色办公建筑被动式通风设计——上海莘庄综合楼风环境实例评估［J］.建设科技，2009(6)：59-61.［2］ KOLOKOTRONIM，PERERAM D A E S，AZZID，et al.An investigation of passive ventilation cooling and control strategies for an educational building［J］.Applied Thermal Engineering，2001，21：183-184.［3］ KOLOKOTRONIM，ARONISA.Cooling-energy reduction in air-conditioned offices by using night ventilation［J］.Applied Energy，1999，63：241-243.［4］ JAGPALR.Control strategies for hybrid ventilation in new and retrofitted office buildings and education buildings［R］.St Albans：Faber Maunsell Ltd，2006：2-4.［5］ LIQ，MENGQ L，ZHAOL H.Optimal design of natural ventilation in a high-rise residential building［C］∥2nd International Conference on Computer Engineering and Technology.2010：614-618.［6］龚波，余南阳，王磊.自然通风的策略形式及模拟分析［J］.节能，2004(7)：30-32.［7］端木祥玲.利用太阳能烟囱强化建筑物自然通风的基础研究［D］.北京：北京工业大学，2009：1-2.［8］ AYNSLEYR.Natural ventilation in passive design［M］.Manuka：Royal Australian Institute of Architects，2007：1-9.［9］方崇智，萧德云.过程辨识［M］.北京：清华大学出版社，1988：336-337. ［10］徐晰，李涛，伯晓晨，等.Matlab工具箱应用指南：控制工程篇［M］.北京：电子工业出版社，2000：1-25.［11］ DERUM，BURNSP.Infiltration and natural ventilation model for whole-building energy simulation of residential buildings［C］∥ASHRAE Conference.2003：7-8.。
某报告厅利用自然冷源被动通风降温的理论计算与模拟分析
某报告厅利用自然冷源被动通风降温的理论计算与模拟分析邱静;查静;雷飞【摘要】该文拟利用被动复合式下向通风降温技术在过渡季节对武汉某高校报告厅室内热环境进行研究,首先根据武汉市气候条件确定过渡季节该报告厅的室内外设计参数,然后通过理论计算确定报告厅采用该技术通风降温的可行性,最后利用计算流体力学( CFD)软件Airpak对过渡季节室内气流组织进行模拟和分析,验证该设计方案的通风效果.由于报告厅进深较大,为了保证其室内温度和风速分布均匀,该文分别对单向和双向两种送排风方案进行了比较研究,结果证明该系统能够替代常规空调解决武汉地区过渡季节利用自然冷源对报告厅的通风降温,不仅节约了能源,还改善了室内空气品质.%Passive hybrid downdraught cooling technique is supposed to be used in a schematic design of university auditorium in Wuhan transition season . Firstly the indoor and outdoor design parameter is set; Secondly the feasibility of using PHDC technique is discussed according to theoretical arithmetic; Lastly, according to Airpak CFD simulation and analysis, the indoor ventilation effect is checked. Because the auditorium is deep-plan , single-sided and double-sided ventilation schemes were compared in this study in order to get evenness index of the indoor temperature and wind velocity . The result proves that PHDC system can replace conventional air-conditionings to solve auditoriums ventilation by using natural cold source during transition season in Wuhan.Not only can energy be saved, but also can indoor air quality be improved.【期刊名称】《华中建筑》【年(卷),期】2012(030)001【总页数】5页(P68-72)【关键词】被动式下向通风降温技术(PHDC);过渡季节;室内外设计参数;方案设计;模拟分析【作者】邱静;查静;雷飞【作者单位】华中科技大学建筑与城市规划学院,430074;华中科技大学环境工程学院;华中科技大学环境工程学院【正文语种】中文【中图分类】TU834.3+5高校报告厅是学术交流的场所，使用频率高，因为人多内热大，全年有相当长的时期需要供冷，在室外空气温度相对较低的过渡季节，如果能利用自然通风降温，则可以减少空调能耗。
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析
被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性影响模拟分析被动式住宅气流组织形式对室内热舒适性的影响是一个重要的研究课题。
通过模拟分析这种影响，可以为被动式住宅的设计和改进提供科学依据。
我们需要了解被动式住宅的气流组织形式对室内热舒适性的影响。
被动式住宅的气流组织形式包括自然通风、对流和辐射三种形式。
自然通风是指通过窗户、门等开口部分进出室内的空气，从而调节室内温度和湿度的一种方式。
对流是指由于热空气的上升和冷空气的下降，形成空气的循环流动，从而改变室内气温分布的一种方式。
辐射是指室内热源辐射产生的热能，能够直接传递给人体和室内物体，从而改变室内温度的一种方式。
这些气流组织形式的不同，会对室内热舒适性产生不同程度的影响。
现在，我们可以进行模拟分析了。
选择一个具有代表性的被动式住宅建筑模型作为研究对象。
然后，利用计算流体力学（CFD）软件模拟建筑模型内部的气流组织形式。
根据建筑模型的具体情况，可以设置不同的窗户、门的开启度和位置，以及不同的室内热源配置，以模拟不同的气流组织形式。
通过模拟分析，可以得到建筑模型内部的温度分布、湿度分布和气流速度等参数。
在模拟分析的结果中，我们可以通过对比不同气流组织形式条件下的温度分布、湿度分布和气流速度等参数的变化情况，来评估不同组织形式对室内热舒适性的影响。
对比自然通风和对流形式下的温度分布，可以了解在不同形式下，热量是如何传递和分布的；对比辐射和对流形式下的湿度分布，可以了解在不同形式下，湿气是如何排除和调节的。
还可以通过对不同组织形式下气流速度的分析，评估不同组织形式对室内空气流动的影响程度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
被 动通 风具 有如下 优点 Ｊ① 被动 通 风 可在 不 ： 消耗 不 可再 生能 源 的情 况下 ， 改善 室 内热 环境 ， 现 实
被动式制冷 ， 是一种经济的通风方式； 无污染 ， ② 减 轻环境负担 ； 可提供新鲜清洁的 自然空气 ， 内 ③ 室 空气品质好 ， 有利于人的心理和生理健康． 被 动通 风 的使 用 要 根 据 当 地 的 气 候 条 件 来 确
墙 倾斜 ， 以减 少南 向墙 面 的太 阳辐射 ， ￣： 向墙 用 增 ＩＬ Ｉ 面 的太 阳照射 ． 色 建 筑科 技 馆 采 用 了多 种 低 碳 技 绿
术， 旨在为 建筑 物 的低碳 和节 能作 示范 ． 风设 计 采 通 用 了英 国能 源 和 可 持 续 发 展 研 究 所 的被 动 通 风 技 术 ． 源空 调 系统 采 用 热 泵式 溶 液 调 湿 新 风 机 组 和 有
ＷＡＮＧ ａ ｍｉ ｇ， ＺＨＡＯ ｅ ｓ ｎ Ｘｉｎ— ｎ Ｚｈ —ｈｅ
（ ｃｏｌ ｆ ｃａｒ ｉ ｎｉｅｒ ｇａｄＡ ｔ ｔ ｎ Ｓ ａｇ ａ Ｕ ｉｅｓｙ Ｓ ａｇ ａ ２０ ７ Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｏ Ｍｅｈｔ ｎｃ Ｅ ｇｎｅｉ ｎ ｕ ｍａｏ ， ｈｎｈ ｉ ｎｖｒｔ， ｈｎｈｉ ００ ２， ｈｎ ） ｏ ｓ ｎ ｏ ｉ ｉ
ｕ ｄ ｒ ｖ ｒｏ ｃｉ ｔｃ ｏ ｄｉ ｏ ｓ Ｔｈ ｐａ ｓｖ ｖ ｎ ｉ ｔ ｎ ｎ ｅ ａ ｉｕｓ ｌ ｍａｉ ｃ ｎ ｔ ｎ ． ｉ ｅ ｓ ｉｅ ｅ ｔ ａｉ ｍｏ ｌ ｌ ｏ ｄｅ ｗｉｈ ｔ ｍｕ ｔ ｌ ｉ ｐ ｔ ｉ ｂ ｉ ： Ｉｓ ｌｐｅ ｎ ｕｓ ｓ ｕｌ ｉ ｔ ｔ ｃ ｎ ｉｔｎ ｙ ｉ ａ ｉ ａｅ ｈ ｏ ｅ ｉａｌ ｎｄ ｅ ｐｅ ｍｅ ｔ ｌ ｏ ｓｓｅ ｃ ｓ ｖ ｌｄ ｔ ｄ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌ ａ ｘ ｒ ｎ ａｌ Ｏｆ ｃ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｏ ｈｅ ｎ ｘ ａ ｓ ｐ ｅ ｉｔ ｄ ｃ ｙ ｉ ｙ． ｆ ｅ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ｆ ｔ ｅ ｔｄ ｙ ｉ ｒ ｄ ｃｅ ｉ ｄ ｐ ｎ ｎｇ ｏ ｈｅ ｗｅ ｔ ｒｆ ｒ ｃ ｓ ａ ａ ｔ ｒ ｂ ａｎ ｄ ｆｏ ｔ ｅ Ｉ ｔｒ ｅ ．Ｔｈ ｓ，ｐ ｅ ｉｅ ｔｍｅ ｔ ｔｒ ｉ－ ｅ ｅ ｄｉ ｎ ｔ ａｈｅ ｏ ｅ ａ ｔｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｏ ｔｉ ｅ ｒｍ ｈ ｎ ｅ ｎ ｔ ｕ ｒ ｃ ｓ ｉ ｏ ｓａ ｔａｒ ｃ ｎ ｉｉｎ ｎ ｙ ｔ ｍｓ ｃ ｎ ｂ ｅ ｅ ｉ ｅ ｏ ｎ ｒ ｆ ｃ ｅ ｃ ． ｏ ｄ ｔｏ ｉ ｇ ｓ ｓｅ ａ ｅ ｄ ｔｒ ｎ ｄ ｆｒｅ ｅ ｇ ｅ ｉｎ ｙ ｍ ｙ ｉ Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｐ ｓｉ ｅ ｖ ｎ ｉａｉ ｎ；ｓ ｖ ｎ ｎ ｒ ｙ；ｃ ｒｅ ａｉ ｎ；ｉ ｎ ｒ ｔｍｐｅ ａｕ ｅ ｐ ｅ ｉｔｏ ａ ｓｖ ｅ ｔｌ ｔ ｏ ａ ｉｇ ｅ ｅｇ ｏ ｒ ｌｔｏ ｎ ｅ ｅ ｒ ｔ ｒ ｒ ｄ ｃｉ ｎ
第 １ ８卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ４月
上海 大
报 （ 然 科 学 版） 自
Ｖ０ ． ８ Ｎｏ． １１ ２ Ａｐｒ ２ ２ ． ０１
ＪＵ Ｎ ＬＯ Ｈ Ｎ Ｈ Ｉ ＮＶ Ｒ Ｉ （ Ａ Ｕ Ａ ＣＥ Ｃ ） Ｏ Ｒ Ａ ＦＳ Ａ Ｇ Ａ ＩＥ Ｓ Ｙ Ｎ Ｔ Ｒ ＬＳＩＮ Ｅ Ｕ Ｔ
Ｆｉ １ Ｓ ｍ ｕｌｔｏ ｏｆｗｉ ｓ ｅ ｄｉｔｉ ｇ． ｉ ａ ｉ ｎ ｎｄ ｐｅ ｄ ｓ ｒｂｕｔｏ ｇｒ ｐｈ ｉｎ ａ
建筑 物周 围 的风压推 动 了建筑 物 内 自然风 的循 环， 这种 风压 分 布与 建 筑 物 的几 何 形 状 和 室 外 风 向 有关 ． 筑物 内 由于室 内外 空气 密 度 差 异 产 生 的 热 建 压使 热空 气上 升 ， 从建 筑物 上部 风 口排 出 ， 并 室外新 鲜 的冷空 气从 建筑底 部 被吸入 ． 般情 况 下 ， 筑 物 一 建
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｔ ｓ ａ ｅ ｆｃ ｓ ｓ ｎ ｈｅ ａ ｓｖ ｖ ｎｉａ ｉｎ ｙ ｔ ｍ ｍｏ ｅｉ ｇ ｏ Ｈａ ｇ ｈ ｕ ｃ ｅ ｃ ａ ｄ ｈｉ ｐ ｐ ｒ ｏ ｕ ｅ ｏ ｔ ｐ ｓ ｉｅ ｅ ｔ ｔ ｓ ｓｅ ｌ ｏ ｄ ｌｎ ｆ ｒ ｎ ｚ ｏ Ｓ ｉｎ ｅ ｎ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｐａ ｉ ｏ ｆ Ｇｒ ｅ ｃ ｉｅ ｔ ｒ ． Ｔ ｉｐｕ ｎ ｕ ｐ ｔｖ ｒａ ｌ ｓ ｏ ｈ ｄ ｌａ ｅ ｄ ｔ ｒ ｎｅ ｃ ｎ ｌ ｇ ｖ ｌ ｎ ｏ ｅ ｎ Ａｒ ｈ ｔ ｃｕ ｅ ｉ ｈｅ ｎ ｔａ ｄ ｏ ｔ ｕ ａ ｂ ｅ ｆｔ ｅ ｍｏ ｅ ｒ ｅｅ ｍｉ ｄ ｉ
的控制 策 略优 化大 楼 的夏 季性 能 ． 夜 晚被 动 通 风 对
杭州 市地 处我 国东部 沿海 ， 气候 特 征 为春 多雨 、 夏 湿热 、 气 爽 、 干 冷 ， 且 一 年 中有 ７ ％ 的 时 间 秋 冬 并 ２ 室 外气温 在 ０～ ４℃ ． ２ 根据杭 州气 候条 件 ， 动 通 风 被 在 过渡 季节是 完 全 可行 的 ， 以推 迟 有 源 空 调 的使 可 用时间， 在盛 夏夜 间也能 发挥节 能 的作 用． 计 方根 设 据 杭州市 气 候 焓 湿 图进 行 了仿 真设 计 ． １和 图 ２ 图 分 别为仿 真被 动通 风条件 下 的各 个 房 间 的风速 分 布 和 温度分 布 ． 以看 出 ， 动通 风条 件下 大部 分 区 域 可 被
的最低 风速 大于 ０ ２ｍ ｓ大部 分 办公 区域 的温度 都 ． ／ ，
作 用 的研究 显示 ， 夜晚通风 和热量聚集 的结合 是一种 恰 当地减少空调需 求和改善 室 内热 环境 的技术 Ｊ 目 ． 前 ， 多关于被 动通风与机 械通风 的混合 通风 形式 有很
的研 究 ， 中影 响最大的是 Ａ Ｎ Ｘ ５课 题 ． 其 ＮＥ３
杭 州 绿色建 筑 科技 馆是 杭州 能 源 与产 业 园 的一 部分 ， 由中 国节 能投 资公 司投 资 ， 于杭 州 钱 江开 发 位 区 的国家循 环 经 济 示 范 园 区 内． 项 目列 入 建 设 部 该
２０ ０ ７年建 筑节 能 和可 再 生 能源 利 用 示 范 试 点项 目 ， 由杭州 市政 设 计 院 设计 ， 州地 源 热 泵 所 和 上 海 大 杭
定 ， 宜在 气候 比较 温暖 或者 四季 变化 比较 明显 ， 适 而 且 空气 和 噪音 污 染都 不 严 重 ， 以及 对 房 间 换气 率 要 求 在一 定范 围 内能 满足 的地 方 ． 达 到 现代 通 风 要
图 ２ 温 度 分 布 仿 真 图
一
个黑 箱 ， 究其 多输 入 和输 出的数 学关 系 ． 研 通过 建
立 被 动通风 模 型 ， 在获 取模 型 的基础 上 ， 预测 出第 二
天办公 区域的 全 天温 度 ， 而 为 确 定 有 源 空调 的控 从 制策 略提 供依 据．
１ ２ 被 动通风 原理 ．
图 １ 风 速 分 布 仿 真 图
在舒 适 范 围之 内． 验证仿 真 的正确 性 ， 为 本研 究 在 气
流 组织 的途径 中设置 了 ２ ０个微 风速传 感器 ．
对 被动 通风 的模 拟 分 析 ， 内外 主要 采 用 网络 国
法 和 Ｃ Ｄ法 ． Ｆ 另外 ， 被 动 通 风 的研 究 基 础 主 要 对
是 基 于热力 学 的 机理 方 程 ， 中机 理 方 程 涉及 到 很 其 多热力 学参 数 ， 真涉 及 到边界 条件 ， 会对 建模 结 仿 都 果 产生 很大 的影 响． 此 ， 研究 以杭 州 绿色 科技 馆 为 本 为对象 ， 采用 模 型辨识 方法 ， 把被 动通 风 系统 看成 是
ａ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈｅ ｐ ｓ ｉｅ ｖ ｎ ｉ ｔｏ ｉ ｃｐｌｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｒｅａ ｉｎ ａ ａ ｙ ｉ ｍｏ ｇ ｔ ｎ ｕ ｎ ｕ ｐ ｔｄ ｔ ｃ ｏ ｄ ｎ ｏｔ ａ ｓｖ ｅ ｔ ａ ｉｎ ｐｒｎ ｉ ｅ ｎ ｈ ｏ ｒ ｌ ｔ ｎ ｌｓｓａ ｎ ｈｅ ｉ ｐ ｔａ ｄ ｏ ｔ ｕ ａ ａ ｌ ｏ
求时 ， 采用有源空调．
收 稿 日期 ：０ ０１ ．２ ２ １ —１１
通 信 作 者 ： 哲 身 （９ ６～） 男 ， 授 ， 究 方 向为 智 能 建 设 ．Ｅｍａ ：ｓｈｏ０ ３ ｙｈｏ ｃｌ．ｎ 赵 １４ ， 教 研 － ｒ ｚｚａ２ ０ ＠ ａ ｏ．ｏ ｃ ｌ ｎ
上盔戈
报 （ 然 科 学 版） 自
学为合作单位． 该项 目于 ２ １ ００年 １ ２月 １ ０日通过美
国 ＬＥ Ｅ Ｄ铂 金级 评 审 ，０ ２１ １年初 收到 证 书及奖 牌 ． 该 绿色 建筑 科 技 馆 造 型 独 特 ， 中南 北 方 向 外 其
地源热泵 ， 空调末端是辐射毛细管和辐射 吊顶． 过渡
季 节 和初夏 运 行被 动 通 风 ， 当被 动 通 风 不 能 满 足 要
ｄ ｉ １ ．９ ９ｊｉ ｎ １０ －８ １ ２ １ ．２ ０ ６ ｏ ： ０ ３６ ／．ｓ ．０ ７２６ ．０ ２０ ．０ ｓ
被 动 通 风 系统 建 模 与 室 内温 度 预 测
王先铭 ， 赵 哲 身
（ 上海大学 机 电工程 与 自动化学院 ， 上海 ２０ ７ ） ０ ０ ２ 摘要 ：以杭州绿 色建 筑科 技馆被动通风系统为对象 ， 根据被动通风原理初步确定对象模 型的输入 和输 出， 过分析 通 采集到 的各种气候条件下 的被 动通 风系统数据的相关性 ， 证模 型的输入选择正确性 ， 经辨识建立 了被 动通风 的 验 并 多输入数学模 型 ； 然后 ， 采用理论和实践方法验证 了模型 的一致性 ； 最后 ， 根据 网站提供 的部 分天气 预报参 数 ， 测 预 出第二天 的办公 室内温度 ， 从而验证 了该模 型可以合理确定有源空调 的开启 时间 ， 达到节能的 目的． 关键词 ：被动通风 ； 节能 ； 相关性 ； 内温度预测 室