建筑自然通风设计计算技术导则

建筑自然通风设计计算技术导则Guideline for designing natural ventilation前言根据贵州省住房和城乡建设厅《关于下达<贵州自然通风建筑导则>编制任务的通知》（黔建科通〔2015〕151号）的要求，编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考国内外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，制定本导则。

本导则主要技术内容是：1.范围；2.规范性引用文件；3.术语和定义；4.计算方法；5.自然通风量常用计算方法。

本导则由贵州省住房和城乡建设厅负责管理，由东南大学负责具体技术内容的解释。

执行过程中如有意见或建议，请寄送东南大学（地址：南京市玄武区四牌楼2号东南大学动力楼401，邮政编码：210096）。

本导则主编单位：东南大学贵州中建建筑科研设计院有限公司本导则参编单位：贵州省建筑节能工程技术研究中心本导则主要起草人员：钱华高迎梅郑晓红钟安鑫潘佩瑶李新刚黄巧玲漆贵海周琦杜松李洋李金桃雷艳赖振彬王翔刘建浩李元本导则主要审查人员：向尊太陈京瑞杨立光胡俊辉董云王建国唐飞叶世碧龙君1 总则 (1)2 术语和符号 (2)2.1术语 (2)2.2 符号说明 (2)3 计算方法 (4)3.1 一般规定 (4)3.2 自然通风应用潜力 (4)3.3 自然通风原理 (6)3.4 自然通风策略 (8)3.5 自然通风的设计计算步骤 (11)4 自然通风量常用计算方法 (14)4.1 理论分析方法 (14)4.2 多区模型 (14)4.3 计算流体力学（CFD） (14)C (16)附录A：风压系数p附录B：有效热量法 (18)1.0.1为贯彻执行国家有关节约能源、保护环境的政策和法规，改善我省建筑室内环境，提高室内热舒适性，室内空气品质，降低建筑能耗，遵照现行国家有关标准，和自然通风研究现状，根据我省实际情况，制定本导则。

1.0.2本导则规定了用于计算建筑自然通风的术语和定义、编制原则、计算方法。

1.0.3本导则适用于我省建筑自然通风的设计计算方法的制定。

1.0.4下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

《贵州居住建筑节能设计标准》DBJ 52-49-2008《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012《采暖通风与空气调节设计规范》GB 50019-2003《建筑通风效果测试与评价标准》JGJ/T 309-2013《ASHARE Standard 55-2010》《CIBSE：Natural ventilation in non-domestic in buildings》1.0.5建筑自然通风设计算，除可参照本导则外，尚应符合国家现行有关标准和规范的规定。

2 术语和符号2.1术语2.1.1 自然通风 Natural ventilation依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差造成的热压等自然力，促使空气流动，使得建筑室内外空气交换的通风方式。

2.1.2 穿堂风（贯流式通风） Cross ventilation通常是指建筑物迎风一侧和背风一侧均有开口，且开口之间有顺畅的空气通路，从而使自然风能够直接穿过整个建筑。

这是一种主要依靠风压进行的通风。

2.1.3 单面通风 Single-side ventilation当自然风的入口和出口在建筑物的同一个外表面上，这种通风方式被称为单面通风。

这是一种主要依靠热压进行的通风。

2.1.4 风井或者中庭通风 Chimney or atrium ventilation主要利用热压进行自然通风的一种方法，通过风井或者中庭中热空气上升的烟囱效应作为驱动力，把室内热空气通过风井和中庭顶部的排气口排向室外。

2.1.5 热压 Buoyancy pressure由建筑开口两端得温度差引起的密度差造成压力差异。

2.1.6 热压通风 Buoyancy-driven ventilation利用室内外热压引起的压差来进行室内外空气交换。

2.1.7 风压 Wind-driven pressure由于建筑物的阻挡，使四周空气受阻，动压下降，静压升高，侧面和背面产生局部涡流静压下降和远处受干扰的气流相比，这种静压的升高和降低统称为风压。

2.1.8 风压通风 Wind-driven ventilation利用室内外风压引起的压差来进行室内外空气交换。

2.1.9 混合式通风 Mixed-mode ventilation混合式通风系统是指自然通风和机械通风在一天的不同时刻或一年的不同季节里，在满足热舒适和室内空气质量的前提下交替或联合运行的通风系统。

2.1.10 太阳诱导通风 Ventilation induced by solar energy依靠太阳辐射给建筑结构的一部分加热，从而产生大的温差，与传统的有内外温差引起流动的浮升力驱动策略相比，能获得更大的风量。

2.2 符号说明A建筑开口面积，2mw P风压，Pa *A有效开口面积，*wA *b A 分别为穿堂风时风压和热压作用时的开口有效面积,2ms P 热压，Pat b A A建筑顶部和底部的开口面积，2m w P ∆风压作用下建筑开口两侧压差，Pa c空气的比热容，kJ/(kg ⋅℃）s P ∆ 热压作用下建筑开口的两侧压差，Pa p C风压系数，12p p C C 、为开口1和开口2处的风压系数 Q建筑余热（显热）， kJ/h s C热压系数0T室外空气温度，Kd C开口流量系数，一般小于1i T1,2,3i =……区域i 的温度，Kg重力加速度，取9.82m/savg T建筑内部平均温度，KG通过建筑开口的空气质量流量,kg/s w T工作区温度，根据卫生标准规定，K i h开口i 的高度，m e T建筑上部开口的排气温度，K h两开口的中心高度差，m T z （） 温度随高度z 的变化值； H建筑物（房屋）高度，m T平均温差，K k沿高度方向的温度梯度，/m ℃ T ∆开口两侧的温差，K L通过开口的体积流量，3m /s v空气流过开口时的流速，m/s P ∆建筑开口两侧压差，Pav自由来流的速度，m/s ()P z ∆ 高度z 处建筑开口两侧压差，Paz垂直高度，m希腊字母： θ烟囱穿过屋顶部分的倾斜角度，° ρ 空气密度，3kg/m ;ζ开口的局部阻力系数ρ∆穿过开口的空气密度差，3kg/m i ρ参考温度i T 下的空气密度，3kg/m0ρ参考温度0T 下的空气密度，3kg/m下标： t顶部开口 b 底部开口3 计算方法3.1 一般规定3.1.1通风时应优先考虑采用自然通风消除建筑物余热、余湿和降低污染物浓度。

对于室外空气污染和噪声污染严重的地区，不宜采用自然通风。

当自然通风不能满足要求时，应采用机械通风，或自然通风和机械通风结合的混合式通风。

3.1.2 利用自然通风的建筑在设计时应满足：1 利用穿堂风进行自然通风的建筑，其迎风面与夏季主导风向宜成60°~90°，且不应小于45°，同时应考虑可利用的春秋季风向以充分利用自然通风；2 建筑群宜采用错列式、斜列式平面布置形式。

3.1.3 自然通风区域与外墙开口或屋顶天窗的距离宜较近。

通畅的通风开口面积不应小于房间地板面积的5%，其中：生活、工作的房间的通风开口有效面积应不小于该房间地板面积的5%；厨房的通风开口有效面积应不小于该房间地板面积的10%，并不得小于0.60m2。

建筑内区房间若通过邻近房间进行自然通风，其通风开口面积与房间地板面积的比例应在上述基础上有所提高。

各地具体情况应按当地相关标准执行。

3.1.4采用自然通风的建筑，应先对建筑进行自然通风潜力分析，并依据气候条件设计自然通风策略。

3.1.5 宜结合建筑设计，合理利用各种被动通风技术强化自然通风，如捕风装置、屋顶无动力风帽装置、太阳能诱导通风等方式。

3.1.6 自然通风的空气从上游流向下游时会导致下游区域的空气质量和舒适性下降。

气流组织方向应由干净区域向污浊区域流动。

卫生间和厨房的气流应直接排向室外，必要时应使用排风扇或其它机械通风方式。

3.1.7 建筑设计时尽量避免出现空气不流通区域，空气不流通会导致空气质量下降和舒适性变差。

3.1.8 夏季自然通风应采用阻力系数小、易于操作和维修的进、排风口或窗扇。

3.1.9 夏季自然通风用的进风口，其下缘距室内地面的高度应不大于1.2m；冬季自然通风用的进风口，当其下缘距室内地面的高度小于4m时，应采取防止冷风吹向人员活动区的措施。

3.2 自然通风应用潜力3.2.1 自然通风的热舒适性不同于机械通风。

ASHARE Standard 55-2010根据对21000个主要办公大楼测量所得的数据库建立了一个热舒适度适应模型，用来预测自然通风热舒适度，结果如图3.2.1-1所示。

该图包含两个温度上限：满足80%可接受需求的上限，如图中实线所示；满足90%可接受需求的上限，如图中虚线所示。

当其他要求都未知时，80%可接受上限可作为典型的限度。

90%可接受上限适用于需要满足更高要求的情况。

对于图3.2.1-1中显示的温度上下限，不能使用外插法对室外温度在限度以外的情况进行求解。

图 3.2.1-1 自然通风条件下可接受的操作温度3.2.2贵州省冬季多偏北或东北风而夏季多偏南或东南风（见表3.2.2-1）。

这种具有规律性的季风特点对于建筑中采用自然通风是非常有利的。

表3.2.2-1 设计用室外气象参数市海拔高度（m）室外平均风速（m/s）冬季主导风向夏季主导风向室外计算干球温度（℃）冬季夏季冬季通风夏季通风威宁2237.5 3.1 2.6 北风转东北风南风转东南风-1.2 20.8桐梓972.0 1.7 2.1 东风南风转东南风0.8 28.1毕节1510.6 0.4 1.3 东北风东南风-0.6 25.7遵义843.9 1.0 1.3 东风南风 1.0 28.9贵阳1223.8 2.3 2.1 东北风南风0.7 27.0三穗626.9 1.6 1.5 北风南风转东南风0.2 29兴义1378.5 1.6 2.3 东北风南风 1.9 25.4室外气象条件是影响自然通风的主要因素，也是建筑物自然通风潜力评价的必要输入条件，选取由清华大学和中国气象信息中心气象资料室合作开发的逐时气象资料（CSWD），其基础数据来源于全国270个地面气象台站1971-2003年的气象观测数据。

根据贵州省各市典型气象年（CSWD）数据计算贵州省各城市的月平均温度如表3.2.2-2所示：表3.2.2-2 各城市月平均温度（℃）城市月份威宁桐梓毕节遵义贵阳三穗兴义1 2.97 4.93 2.06 4.33 5.66 4.76 7.112 4.95 6.89 3.95 6.15 7.06 6.48 9.583.2.2-2 各城市月平均温度（℃）城市月份威宁桐梓毕节遵义贵阳三穗兴义3 8.20 10.57 8.72 10.50 11.37 10.41 13.39当室外温度过低时，自然通风很难保证热舒适性。