火車站的自然通風(fēng)模擬計算

某火車站的自然通風(fēng)模擬計算分析摘要：結(jié)合建筑物自身結(jié)構(gòu)，設(shè)計合理有效的自然通風(fēng)系統(tǒng)，是降低建筑能耗的關(guān)鍵之一。本文根據(jù)某火車站的具體建筑結(jié)構(gòu)，利用LoopDA軟件進行自然通風(fēng)數(shù)值模擬計算，并將模擬結(jié)果與實際結(jié)構(gòu)進行了對比與分析，提出了切實可行的自然通風(fēng)設(shè)計建議。關(guān)鍵詞：火車站；自然通風(fēng)；loopDA；模擬計算1引言“節(jié)能減排”已經(jīng)成為當(dāng)今社會的重要議題，如何節(jié)約能源已日益得到人們的重視。據(jù)統(tǒng)計，建筑能耗大約占社會商品用能的33%[1]。據(jù)分析由自然通風(fēng)造成的能耗占建筑空調(diào)總能耗的30%左右[2]，因此自然通風(fēng)成為了建筑節(jié)能的重要突破口。目前自然通風(fēng)已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是在如何設(shè)計合理有效的自然通風(fēng)系統(tǒng)方面，還有很多問題急需解決。本文結(jié)合某火車站具體工程實例，進行了具體的自然通風(fēng)模擬計算分析，提出了切實可行的自然通風(fēng)設(shè)計建議。2LoopDA軟件介紹[3]2.1LoopDA軟件簡介LoopDA（LoopDesignandAnalysis）是為了在自然通風(fēng)系統(tǒng)方案設(shè)計的過程中幫助設(shè)計師確定通風(fēng)氣流構(gòu)件開口面積而開發(fā)的一款軟件工具。它的原理主要是依據(jù)環(huán)路方程設(shè)計法（TheLoopEquationDesignMethod）。環(huán)路方程設(shè)計法是一種確定自然通風(fēng)構(gòu)件尺寸的方法，普通，實用，它允許直接考慮熱效應(yīng)和風(fēng)驅(qū)動的氣流。2.2LoopDA軟件數(shù)學(xué)模型及原理描述LoopDA中用于通風(fēng)的部件有兩種，逆氣流元素（InverseAirflowElements）和管流元素（DuctFlowElements）。逆氣流元素用來描述在墻上開的孔洞，如門窗等，直接連接兩個區(qū)域；管流元素用來特指主要受熱壓影響，連接兩個區(qū)域的開口。逆氣流元素包括孔口元素（OrificeElement）和廣義冪律元素（GeneralPowerLawElement）?？卓谠氐挠嬎愎饺缦拢赫颍海?-1）逆向：（2-2）其中：是窗孔的流量系數(shù)，是窗孔的面積。是該公式的特征設(shè)計參數(shù)（CharacteristicDesignParameter）。該公式的目標(biāo)是求得一系列的滿足通風(fēng)要求的值，考慮建筑要求以及實現(xiàn)的可能性，選取合適的值。管流元素的計算公式如下：昨正向舒：生壘（聽2-涌3套）委逆向：音（再2-紫4沿）途通風(fēng)環(huán)冬路的氣砍流驅(qū)動鉗壓力計趁算公式加：猛風(fēng)壓醫(yī)（廉win曾d墻）禽：液巷（服2-矩5晴）連熱壓妹（況sta蹲c驗k行）菜：板喂守隨敘瞞患悟（哀2-正6扮）除總壓力寒：喚句（笑2-黑7更）溉氣流驅(qū)犁動壓力刪在自然鮮通風(fēng)設(shè)頭計中是鉤個非常蕩重要的泡參數(shù)，襖其大小覺決定了茂通風(fēng)所顧需的進稀、排風(fēng)伍口面積穴大小。預(yù)在逆氣厘流元素扣和管流孕元素的終計算公悔式中，破氣流驅(qū)哈動壓力扁都是必慣需的。援在抖Loo跑pD相A魯中，參璃數(shù)氣流啦驅(qū)動壓立力不能筑顯式輸炒入，而鏟是軟件與根據(jù)逆末氣流元損素和管絹流元素否的參數(shù)鼻設(shè)置（利如溫度烘、相對限高度等嘉）自行塵計算得孩到的。葡3江靜模擬相雀關(guān)參數(shù)錄設(shè)置優(yōu)3.1和取建筑物窯基本信爸息傅該火車仰站位于宴我國西招北地區(qū)香某城市已。鍋車站全副長靜8.4郊k攀m籮，其中左車場部結(jié)分宜3.4亂k日m榜，動車度所及走昌行線部平分互5k纏m劑，車場氧設(shè)計槍為虛1柴0油臺莖1侮8集線。站測房為南迅北雙向該客運站原房，東讓西慧長抬184酒m算，南北烤長劃348鑼m僑，設(shè)計甚容納人奏數(shù)赴130童0虎0證人，授初步設(shè)竭計巡總建筑猛面積醫(yī)為禍11.提5狂2舒萬平方課米，其麻中，高態(tài)架月層療5.1刮8佩萬平方盆米，站虧臺園層鉗3.0撥4暈萬平方荒米，出絕站鏈層鄰0.1朗3似萬平方錘米。禮建筑效顛果圖和膨室內(nèi)實慨景圖如犯圖蓋3.1杜-騾1靠、燈3.1矛-弱2濟。賄圖老3.1蓄-1色肆撇圖潑3.1而-2載捆謙3.培2殖室外氣患象條件承與室內(nèi)立設(shè)計參脾數(shù)煩過渡季摧節(jié)采用沾自然通罰風(fēng)的時誤期按近照暮4耀月鄰1蓮3券日吸至齒6代月碧1陰7摟日考慮洪。自然停通風(fēng)由搭于室外清環(huán)境的占不確定恰性，室煩內(nèi)風(fēng)速禮均處于值被動狀揚態(tài)，這但一動態(tài)隱變換會算帶來一碑定綢的黑“除熱環(huán)境格效息益難”鋒，即適瘡當(dāng)提高因空氣溫片度再加臂上動態(tài)覺風(fēng)的作滋用，同理時可以麻取得令簡人滿意日的熱舒騰適效果芽。以動時態(tài)環(huán)境架下的建財筑室內(nèi)方熱環(huán)境趙為基礎(chǔ)楊，確定染在自然史通風(fēng)條災(zāi)件下的巧室內(nèi)熱性環(huán)境可影接受的蹈空氣溫毯度定為叮2錘8醫(yī)℃掃，室內(nèi)喂空氣設(shè)孟計溫度己的提高生，可以蹄延長自街然通風(fēng)米可以利紛用的時龍間，減湊少空調(diào)鬧系統(tǒng)的推開啟時恢間，有壩利于進液一步提鹿高節(jié)能閑效果。愧該地區(qū)資過渡季滲節(jié)風(fēng)環(huán)鋪境的特棄點是白委天風(fēng)速施較高，號晚上風(fēng)決速較低狀。當(dāng)?shù)孛偷臍庀髼澷Y料（窗過渡季桿節(jié)以五亭月份為攝依據(jù)）姐，四月爹份的室呈外日平健均溫度節(jié)為蓬20.奔8繩7漲℃沃。所以呢我們可浪以確定媽進風(fēng)溫復(fù)度甜為虹20.中8螺7限℃島。考慮吵到過渡砌季節(jié)氣詞溫較低巨，人員航衣著較含厚，要靜保持室狼內(nèi)人體皆熱舒適表性的狀著態(tài)，排拜風(fēng)溫度員不宜過遙高。紐在這里肌，我們狹取進排開風(fēng)溫差匙為義5魂℃與，這樣燥排風(fēng)溫百度設(shè)定式為環(huán)25.幫8深7壺℃蟲，室內(nèi)導(dǎo)平均溫彈度廟為貝23.剝3雁7下℃陰。風(fēng)向勿為東北溝方向（懸北偏悅東單45樸°逐），大基氣壓力先為階964貌70p帶a結(jié)。蘭3.蜘3伙模擬對島象的參駕數(shù)設(shè)定真此次模庭擬的邊矮界條件壓和初始糟條件以藝如下假喊設(shè)為前項提：街1.宴電室外溫變度沿按透20.更8問7拼℃得設(shè)置，落模擬過野渡季自斥然通風(fēng)渣降溫工材況，以續(xù)室內(nèi)人旱員活動昨區(qū)域溫港度不超職過設(shè)定太溫度作橋為通風(fēng)菜目標(biāo)。銹當(dāng)室內(nèi)劑溫度超成標(biāo)時，欄增大該載區(qū)域通慨風(fēng)網(wǎng)絡(luò)騎中阻力充最大的鄙開口，憐使該區(qū)競域通風(fēng)矮量增大虜帶走室揭內(nèi)熱量乘；瓜2.躍屋由于過丹渡季室扛外溫度乞和室內(nèi)和溫度相寫近，負(fù)培荷計算盡時，只頭考慮通沫過自然茄通風(fēng)帶糠走房間仇內(nèi)熱源艘的發(fā)熱砍量和太烈陽輻射貫得熱量課，不考壓慮圍護譯結(jié)構(gòu)蓄樂熱和放往熱量；朗3.朽刮車站站疾房內(nèi)辦拌公室、捐衛(wèi)生間廁、會議活室等由原于空間煩體積太替小，并車沒有與彩室外相寸鄰，不豬參與自屬然通風(fēng)枝，漲在模型武中未考柿慮；石4.專改所有的貌外門和仁可開啟帥的窗戶仇均參與服自然通雄風(fēng)。葛3.4腎室內(nèi)計屑算參數(shù)約、負(fù)荷肥統(tǒng)計及善各模擬堤區(qū)域體宣積離表陸3.4皂-毛1束太陽輻俱射得熱體平均值涂直射輻黨射摧散射輻心射栽總輻射毀（馬W/m由2瓶）籃（情W/m難2邁）蝕（眾W/m榴2御）啦太陽輻瞎射挖812坦.5鑰151欣.4籍963類.9避考慮遮舞陽系數(shù)鈴SC=污0.3秤5脖考慮屋舒頂透光嗎面積占燒候車室負(fù)層面積忘的比例問為風(fēng)0.0轉(zhuǎn)9銀284筋.4獲25.初6士53.件0關(guān)4.8址337辨.4駛30.商4際表斤3.4肅-掩2嘩各模擬捷區(qū)域過晶渡季節(jié)綿內(nèi)熱源則負(fù)荷及恩體積統(tǒng)藥計表臂房間名礙稱浴過渡季面節(jié)墳設(shè)計運溫度似人員發(fā)剃熱量摔照明踢負(fù)荷柱設(shè)備映負(fù)荷令太陽粱得熱紫負(fù)荷航總計班體積希（益℃夢）蒼（萄w豐）剛（賊w腹）養(yǎng)（撥w遇）齡（薪w/m逢2策）明（糾w香）醉（厲m逆3格）疊一層南傾向候車咳室還（包括國進站廣插廳）她26物365驗462傾496佩82盞773燦6豎0負(fù)422潑880捆520維89刷一層北巴向候車月室務(wù)（包括小進站廣慌廳）勢26喚365鐘462棚496暈82什773貫6牛0營422健880卷520椒89相二層候棍車廳染26式352蔬407知4嗎474靠410轟443盡22鬧30.爐4較499熊779叮2螞471么210炮二層進義站廣廳粉26拼251鋒799秤0漿908雷438解848眠72枝30.遮4愚533案998獲2個902控310附二層休周閑茶座手26必896域96跟404阻73塞756蒜3由30.贊4疤171觀168寒257窗28怠二層售區(qū)票廳鐵26死295自456鏡313雄51被585凡8減0卻332肯665策112廳10模4補耽模擬計角算與分術(shù)析卸4.1涉辨計算模姑型誦根據(jù)建抗筑物的展結(jié)構(gòu)與其形狀建纖立模型街如下圖爆：恰圖散4.1珍-躬1券建筑叫物送Loo航pD解A慚軟件計徑算模型存1撿.儀區(qū)域標(biāo)釋記盲；衰2畜.筒進風(fēng)口秤；巴3銹.常排風(fēng)口躺；奸4葉.暈管流模滾型奔；淚5生.隊墻體結(jié)忽構(gòu)芬.蜂根據(jù)軟喬件的計蝶算公式每可知，酒建筑的按進、排霉風(fēng)口面手積與室螺內(nèi)的散彈熱量線腸性相關(guān)摔，與進頑、排風(fēng)叼口之間今的距離定無關(guān)，輪因此，畢我們可節(jié)以把建妹筑物一幕些通風(fēng)治環(huán)境相疊同的開駕口合并伯，作為寇一個開躲口考慮邪，最后鵲把計算影得到的齡總面積藏平均即惹得到各襯個開口煉的實際敲面積值立。耕4.2穴縣建筑各遠(yuǎn)層進、筍排風(fēng)口地參數(shù)設(shè)算置殼4.2章.1貧齒流量系努數(shù)參數(shù)釀設(shè)置QUOTE活對應(yīng)的寇是進、嘗排風(fēng)口寸的流量包系數(shù)，撓使用公燈式QUOTE御=QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTE遵計算得召到各個犁進、排槐風(fēng)口的瑞窗孔的括流量系簽數(shù)。各掏層的進棚、排風(fēng)貫口流量井系數(shù)值夜如表格恰所示：簡表絕4.2伯-行1響進、排縱風(fēng)口的寧流量系裹數(shù)故[張4腐]秘樓層梨進風(fēng)口潔局部阻掀力系數(shù)姥ζ左j憂進風(fēng)口踐流量系嘴數(shù)提排風(fēng)口把局部阻群力系數(shù)慎ζ謊p覽排風(fēng)口駛流量系棕數(shù)旦一層瓜1.5烏6忍0.8憶2.5無2退0.6累3拋二層證5.6性5聰0.4佳2隨4.9瑞0.4且5降4.2壘.2促斑流量參王數(shù)設(shè)置印各層、溜各環(huán)路傭的換氣軋量如貫表肝4.2猶-盼2折所示：摔表頃4.2壽-界2往各區(qū)域燦全面通飲風(fēng)量爪樓層憂負(fù)荷挪（鉤k除w究）溝換氣量刮（演m雀3嬸/火h屋）龜一尿?qū)渝a(覺一個區(qū)厲域?qū)?遮422各.88破253食004脆二層攝108血41.艇607恩648壤639至6盾4.2頑.3瓜圓相對高基度參數(shù)繳設(shè)置他各風(fēng)口童的相對遲高度如唇表狀4.2炊-側(cè)3捧所示防表洪4.2鍵-尸3拿各層風(fēng)者口相對買高度緩樓層蟲相對高因度秩（崖m榨）莊進風(fēng)口極排風(fēng)口凳一層腦1.5竊10.綠00帳二層腎10.伴7衣25.喜1關(guān)樓頂窯---臥-燒43.拜6渡4.2除.片4勤相對風(fēng)冬向系數(shù)咱的確定東相對風(fēng)見向系數(shù)顛相關(guān)參走數(shù)如下火圖職4.2汁-五1羨：石圖黎4.2峽-乓1碎相對風(fēng)煤向系數(shù)紫隨建筑甜表面風(fēng)墓向相對耐位置曲解線圖貼該地區(qū)洽風(fēng)向為兵東北方凈向，結(jié)獵合建筑報物表面些法線與書正北方隨向的夾港角思為目14版°察，我們筆確定建遲筑物表著面風(fēng)向企相對角喬度份為始59芝°計，搖239另°洲，栗90層°輪，對應(yīng)緣的風(fēng)壓課相對風(fēng)尸向系文數(shù)婆0.翅2鬼，犁-0.傅6拘5厘，慣-0.僵3左8才。頑4.3退L察oop從D謠A澤計算模蟲擬結(jié)果派4.3騾.播1折實際通暗風(fēng)網(wǎng)絡(luò)增環(huán)路模栽型融實際通側(cè)風(fēng)網(wǎng)絡(luò)烘環(huán)路模舅型如怕圖業(yè)4.3舌-忍1辱所示：探圖鎖4.3幟-撤1沙實際通斥風(fēng)流通灣網(wǎng)絡(luò)環(huán)濟路模型慌根據(jù)軟烤件模擬謠結(jié)果可拍以看出撿，在建酷筑物的續(xù)迎風(fēng)面逆，建筑筑物二層籌的排風(fēng)低窗由于約室外風(fēng)承壓比較例大，成倉了進風(fēng)慣口，但景在建筑鞏物的背紙壓面上慚，排風(fēng)間窗可以站起到排親風(fēng)的作緊用。倘4.3位.登2扶模擬結(jié)純果以及項數(shù)據(jù)整搜理吧根據(jù)軟忌件的模降擬計算倘結(jié)果，湯我們可師以得出約：鞋對于第飯一層，愉進、排賓風(fēng)口面療積如屯表瓣4.3富-1釣表桿4.3指-江1蛋第一層應(yīng)各區(qū)域蔬進、排條風(fēng)口面超積貼樓層請進風(fēng)口票面積（濃m歌2福）拘排風(fēng)口猛面積巷（姥m同2斃）勢一繭層賞(姥左璃)柳152羅191周一泥層離(國右兼)針131撥165弊對于二凍層，我獨們分兩柱種工況部來進行也模擬，忘即頂部會熱壓排始風(fēng)量占卸總排風(fēng)鞋量境的才60駁%獄，賠80鄙%謀?？凸r一蠟：捕表作4.3岡-展2舒第二層駱各環(huán)路智進、排閉風(fēng)口面化積系樓層時進風(fēng)口蛙面積（誰m戴2烏）好排風(fēng)口召面積負(fù)（霸m堅2窄）追屋頂排饒風(fēng)口面蔑積糟（債m貝2倡）夠二贊層跌(賢左喉)錘134蓬2遍107魚8窮838和二間層總(科右強)朋789枕---理-織工況二很：蹦表剃4.3著-保3院第二層賴各環(huán)路艇進、排嘉風(fēng)口面頸積鼻樓層腿進風(fēng)口唱面積（松m紙2妻）茶排風(fēng)口險面積吐（緞m穿2回）晴屋頂排罷風(fēng)口面章積貴（器m繭2育）攝二遭層鋒(利左滅)嫁134龜2傲539削108液5這二禽層共(襖右腰)禮789驗---岔-油為了避耀免室內(nèi)繳空間有所較大的涉死角，糊我們應(yīng)疼該增加黃頂部熱盯壓排風(fēng)刊量在總捏風(fēng)量的抱比重，控所以我帝們選擇役第二種罵工況（提即二層怎頂部排臟風(fēng)量占惕總排風(fēng)被量訓(xùn)的瀉80旬%苦）來分式析。殘其中：藝第一層騰的進風(fēng)勿口（標(biāo)私高拜1.5窮m貸）主要聲是外門勵，一層行的排風(fēng)元口（標(biāo)蛛高博10.沫00需m竹）主要胡是一層刻與二層億的連接崇樓梯；孟第二層鮮，進風(fēng)魚口是外濃窗（標(biāo)么高群10.董7導(dǎo)m佳）。洽統(tǒng)計建廚筑物外朗部總開絕口面積租為傭：破152照+13騾1+1敢342校+53肆9+7姻89+初108盛5=4性038宇m蕉2賤表戚4.3同-眾4普建筑實黎際開口荷面積與鋸模擬面絞積的比袋較耐樓層旅風(fēng)口刷實際面障積宣（述m唱2言）賀模擬面桶積曾（朽m盛2旱）店一層罷左進風(fēng)璃口史180扛152柱左排風(fēng)始口打155喉191鎖右進風(fēng)卡口糕180伸131銜右排風(fēng)嚼口頂155標(biāo)165貸二層假左進風(fēng)養(yǎng)口蘋46.霞2浙134起2外左排風(fēng)凝口恭273紛539肯右進風(fēng)都口今46.哲2賣789回右排風(fēng)巴口攻273陽---搶-螺天窗均705富.6窩108放5懲其中所繩有風(fēng)口墨的實際群面積我促們均采鑰用其最禍大開啟宗面積險4.3購.幕3謀模擬結(jié)霞果分析拉1.嘴汪根據(jù)翅表謎4.3篩-羊4閥，一層恰的進風(fēng)錫口面積洲基本可聾以滿足勺設(shè)