如何正确计算自然通风量

【规范规定】

《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB 50736—2012）

6.2.6 采用自然通风的建筑，自然通风量的计算应同时考虑热压以及风压的作用。

6.2.7 热压作用的通风量，宜按下列方法确定：

1.室内发热量较均匀、空间形式较简单的单层大空间建筑，可采用简化计算方法确定。

2.住宅和办公建筑中，考虑多个房间之间或多个楼层之间的通风，可采用多区域网络法进行计算。

3.建筑体型复杂或室内发热量明显不均的建筑，可按计算流体动力学（CFD）数值模

拟方法确定。

6.2.8 风压作用的通风量，宜按下列原则确定：

1.分别计算过渡季及夏季的自然通风量，并按其最小值确定。

2.室外风向按计算季节中的当地室外最多风向确定。

3.室外风速按基准高度室外最多风向的平均风速确定。当采用计算流体动力学（CFD）数值模拟时，应考虑当地地形条件及其梯度风、遮挡物的影响。

4.仅当建筑迎风面与计算季节的最多风向呈45°～90°角时，该面上的外窗或有效开口利用面积可作为进风口进行计算。

【解析】

（1）形成自然通风的动力方式

1）风压是空气流动受到阻挡时产生的静压，其作用效果与建筑物的形状等有关。

2）热压是气温不同产生的压力差，它会使室内热空气上升逸散到室外。

建筑物的通风效果往往是这两种方式综合作用的结果，均应考虑。若建筑层数较少，高度较低，考虑建筑周围风速通常较小且不稳定，可不考虑风压作用。

同时考虑热压及风压作用的自然通风量，宜按计算流体动力学（CFD）数值模拟方法确定。

（2）热压通风的计算

热压通风的简化计算方法如下：(www.xing528.com)

式中 G——热压作用的通风量（kg/h）；

Q——室内的全部余热（kW）；

c——空气比热[1.01kJ/（kg·K）]；

t_p——排风温度（℃）；

t_wf——夏季通风室外计算温度（℃）。

以上计算方法是在下列简化条件下进行的：

1）空气在流动过程中是稳定的。

2）整个房间的空气温度等于房间的平均温度。

3）房间内空气流动的路途上，没有任何障碍物。

4）只考虑进风口进入的空气量。

多区域网络法是从宏观角度对建筑通风进行分析，把整个建筑物作为系统，其中每个房间作为一个区（或网络节点），认为各个区内空气具有恒定的温度、压力和污染物浓度，利用质量、能量守恒等方程计算风压和热压作用下通风量。

相对于网络法，CFD模拟是从微观角度，针对某一区域或房间，利用质量、能量及动量守恒等基本方程对流场模型求解，分析空气流动状况。

（3）风压作用的通风量确定

建筑物周围的风压分布与该建筑的几何形状和室外风向有关。风向一定时，建筑物外围结构上某一点的风压值p_f也可根据下式计算：

式中 p_f——风压（Pa）；

k——空气动力系数；

v_w——室外空气流速（m/s）；

ρ_w——室外空气密度（kg/m³）。

此外，从地球表面到约500～1000m高的空气层为大气边界层，其厚度主要取决于地表的粗糙度，不同地区因地形特征不同，使得地表的粗糙度不同，因此边界层厚度不同，在平原地区边界层薄，在城市和山区边界层厚。边界层内部风速沿垂直方向存在梯度，即梯度风，其形成的原因是下垫面对气流的摩擦作用。在摩擦力作用下，贴近地面处的风速接近零，沿高度方向因地面摩擦力的作用越来越小而风速递增，到达一定高度之后风速将达到最大值而不再增加，该高度称为边界层高度。由于大气边界层及梯度风作用对室外空气流场的影响非常显著，因而在进行计算流体动力学（CFD）数值模拟时，应充分考虑当地风环境的影响，以建立更合理的边界条件。

通常室外风速按基准高度室外最多风向的平均风速确定。所谓基准高度是指气象学中观测地面风向和风速的标准高度。该高度的确定，既要能反映本地区较大范围内的气象特点，避免局部地形和环境的影响，又要考虑到观测的可操作性。