室内通风效果对空气龄的影响分析

2020-01-11惠大好狄育慧

河南建材 2020年8期

惠大好狄育慧

西安工程大学城市规划与市政工程学院（710048）

0 引言

人们在物质生活水平逐步提高的同时，对居住环境也有了新的要求。通风效果明显于否，直接影响人们的生活环境和健康状态。最近几十年来，许多国家/地区的室内空气质量一直不太乐观，出现一系列的 “病态建筑综合症”-SBS （Sick Building Syndrome）[1-4]。建筑通风是一个非常重要的问题,因为需要改善室内空气质量,为居住者提供一个舒适的环境，为达到节能和舒适的室内环境的目的,必须采用适当的通风策略。

1 国内外通风效果研究

自然通风根据其驱动力的来源可以分为三类，即风压通风、热压通风、风压与热压共同作用下的通风。建筑物、障碍物下方的自然风流是大气边界层中不可压缩的低速气流，与质量、能量和动量守恒相一致。

K·Visagavel 等人[5]通过 CFD 软件分析，结果表明，与进风量相比，增加窗高时，进风的速度也随之加大，单侧开窗通风效率明显低于穿堂风的通风效率。 Chang·T·J 等人[6]研究了室内气流流动、自然通风等房间通风途径对室内污染物排出效果的影响。谭刚等人[7]在住宅建筑自然通风状态下进行了数值模拟计算，分析气流流动场的分布情况，进而通过改善室内的布局来提高居住环境质量。

2 建筑物室内外的空气龄研究

桑德伯格学者在20 世纪80 年代提出了空气龄[8]。空气龄是空气进入房间的时间。它不仅反映了室内空气的新鲜度，还反映了去除污染物的能力。它可以全面测量房间通风的效果，并揭示室内空气的流动形态，它是评估室内空气质量的重要指标，为合理选择气流组织形式提供了依据[9]。空气龄的物理含义更容易为人们所接受，一般来说，空气龄数值越小，空气越新鲜，空气质量越好。空气龄数值与换气效率呈负相关。通常，在检查房间通风情况时，使用示踪气体法和相关公式的组合来计算每个点的空气龄。研究人员使用示踪气体衰减技术来测量空气龄，尤其是通过脉冲、上升、下降法。根据空气年龄的组成方程和空气龄的测量方法，可得出空气龄的相关输运方程[10]。

2.1 建筑物室外的空气龄研究

现阶段，随着经济的发展，各地的建筑物也随之拔地而起，当小区附近建有多座大厦时，小区的通风效果也随之增加而下降。在建小区之间应合理分析该位置的风玫瑰图，避免导致通风效果不佳的情况发生。有结果表明[11]，小区内的建筑与单体建筑相比，空气龄数值增加一倍，贯流通风和错位通风两种布置方式下的空气龄分布值较低，但依然大于单体建筑的空气龄。

2.2 建筑物室内的空气龄研究

高义人[12]认为，当人体正面迎风时，由于射流可以到达嘴和鼻子附近的区域，与侧面迎风相比，呼吸区的空气更加新鲜。随着通风率的增加，出口处的空气供应速率也会增加，从而允许新鲜空气更快地流向人的呼吸区域，人呼吸区域中的空气龄减小。空气龄随风口高度的增加而增加，但增加的幅度比较小，因此风口高度对呼吸区空气品质的影响可忽略。

周超斌[13]研究发现，主卧室中的平均风速、小卧室中的平均空气龄与相邻建筑物的密度呈负相关。当PAD=15%时，房间最佳通风效果是自然通风。在室外计算中，仅考虑稳定的风速和风向，但在实际测试中，室外风向和风速会不时发生变化，简单的数值模拟必然与实际情况有所不同。如果风向相对稳定，则房间通风和空气龄的模拟值和测量值会更好地与测量值匹配。即使关闭卧室门，打开外部窗户也可使外部空气进入房间，从而确保房间自然通风。

邬杰[14]研究发现，随着建筑物开口大小变化率的增加，室内平均空气龄减少，通风效果改善，这是由于增加了内门和开口的开孔面积，从而确保了有效通风面积。由通风公式可以看出，假设风压恒定，增加有效通风面积将增加通风量和换气次数。研究建筑物开口对室内自然通风的影响非常重要。开孔因素主要体现在开孔尺寸，窗框高度，开启方法，开孔导流等方面。