火车站的自然通风模拟计算

某火车站的自然通风模拟计算分析摘要：结合建筑物自身结构，设计合理有效的自然通风系统，是降低建筑能耗的关键之一。本文根据某火车站的具体建筑结构，利用LoopDA软件进行自然通风数值模拟计算，并将模拟结果与实际结构进行了对比与分析，提出了切实可行的自然通风设计建议。关键词：火车站；自然通风；loopDA；模拟计算1引言“节能减排”已经成为当今社会的重要议题，如何节约能源已日益得到人们的重视。据统计，建筑能耗大约占社会商品用能的33%[1]。据分析由自然通风造成的能耗占建筑空调总能耗的30%左右[2]，因此自然通风成为了建筑节能的重要突破口。目前自然通风已经得到越来越广泛的应用，但是在如何设计合理有效的自然通风系统方面，还有很多问题急需解决。本文结合某火车站具体工程实例，进行了具体的自然通风模拟计算分析，提出了切实可行的自然通风设计建议。2LoopDA软件介绍[3]2.1LoopDA软件简介LoopDA（LoopDesignandAnalysis）是为了在自然通风系统方案设计的过程中帮助设计师确定通风气流构件开口面积而开发的一款软件工具。它的原理主要是依据环路方程设计法（TheLoopEquationDesignMethod）。环路方程设计法是一种确定自然通风构件尺寸的方法，普通，实用，它允许直接考虑热效应和风驱动的气流。2.2LoopDA软件数学模型及原理描述LoopDA中用于通风的部件有两种，逆气流元素（InverseAirflowElements）和管流元素（DuctFlowElements）。逆气流元素用来描述在墙上开的孔洞，如门窗等，直接连接两个区域；管流元素用来特指主要受热压影响，连接两个区域的开口。逆气流元素包括孔口元素（OrificeElement）和广义幂律元素（GeneralPowerLawElement）。孔口元素的计算公式如下：正向：（2-1）逆向：（2-2）其中：是窗孔的流量系数，是窗孔的面积。是该公式的特征设计参数（CharacteristicDesignParameter）。该公式的目标是求得一系列的满足通风要求的值，考虑建筑要求以及实现的可能性，选取合适的值。管流元素的计算公式如下：昨正向舒：生垒（听2-涌3套）委逆向：音（再2-紫4沿）途通风环冬路的气砍流驱动钳压力计趁算公式加：猛风压医（廉win曾d墙）禽：液巷（服2-矩5晴）连热压妹（况sta蹲c验k行）菜：板喂守随叙瞒患悟（哀2-正6扮）除总压力寒：唤句（笑2-黑7更）溉气流驱犁动压力删在自然鲜通风设头计中是钩个非常荡重要的泡参数，袄其大小觉决定了茂通风所顾需的进稀、排风伍口面积穴大小。预在逆气厘流元素扣和管流孕元素的终计算公悔式中，破气流驱哈动压力扁都是必惯需的。援在抖Loo跑pD相A鲁中，参璃数气流啦驱动压立力不能筑显式输炒入，而铲是软件与根据逆末气流元损素和管绢流元素否的参数鼻设置（利如温度烘、相对限高度等嘉）自行尘计算得孩到的。葡3江静模拟相雀关参数录设置优3.1和取建筑物窑基本信爸息傅该火车仰站位于宴我国西招北地区香某城市已。锅车站全副长静8.4郊k攀m箩，其中左车场部结分宜3.4乱k日m榜，动车度所及走昌行线部平分互5k缠m剂，车场氧设计枪为虚1柴0油台茎1侮8集线。站测房为南迅北双向该客运站原房，东让西慧长抬184酒m算，南北烤长划348锣m侨，设计甚容纳人奏数赴130童0虎0证人，授初步设竭计巡总建筑猛面积医为祸11.提5狂2舒万平方课米，其麻中，高态架月层疗5.1刮8佩万平方盆米，站亏台园层钳3.0拨4晕万平方荒米，出绝站链层邻0.1朗3似万平方锤米。礼建筑效颠果图和膨室内实慨景图如犯图盖3.1杜-骡1靠、灯3.1矛-弱2济。贿图老3.1蓄-1色肆撇图泼3.1而-2载捆谦3.培2殖室外气患象条件承与室内立设计参脾数烦过渡季摧节采用沾自然通罚风的时误期按近照暮4耀月邻1莲3券日吸至齿6代月碧1阴7搂日考虑洪。自然停通风由搭于室外清环境的占不确定恰性，室烦内风速礼均处于值被动状扬态，这但一动态隐变换会算带来一碑定绸的黑“除热环境格效息益难”锋，即适疮当提高因空气温片度再加臂上动态觉风的作滋用，同理时可以麻取得令简人满意日的热舒腾适效果芽。以动时态环境架下的建财筑室内方热环境赵为基础杨，确定染在自然史通风条灾件下的巧室内热性环境可影接受的蹈空气温毯度定为叮2锤8医℃扫，室内喂空气设孟计温度己的提高生，可以蹄延长自街然通风米可以利纷用的时龙间，减凑少空调闹系统的推开启时恢间，有坝利于进液一步提鹿高节能闲效果。愧该地区资过渡季渗节风环铺境的特弃点是白委天风速施较高，号晚上风决速较低状。当地猛的气象栋资料（窗过渡季杆节以五亭月份为摄依据）姐，四月爹份的室呈外日平健均温度节为蓬20.奔8绳7涨℃沃。所以呢我们可浪以确定妈进风温复度甜为虹20.中8螺7限℃岛。考虑吵到过渡砌季节气词温较低巨，人员航衣着较含厚，要静保持室狼内人体皆热舒适表性的状著态，排拜风温度员不宜过遥高。纽在这里肌，我们狭取进排开风温差匙为义5魂℃与，这样燥排风温百度设定式为环25.帮8深7壶℃虫，室内导平均温弹度庙为贝23.剥3雁7下℃阴。风向勿为东北沟方向（悬北偏悦东单45朴°逐），大基气压力先为阶964貌70p带a结。兰3.蜘3伙模拟对岛象的参驾数设定真此次模庭拟的边矮界条件压和初始糟条件以艺如下假喊设为前项提：街1.宴电室外温变度沿按透20.更8问7拼℃得设置，落模拟过野渡季自斥然通风渣降温工材况，以续室内人旱员活动昨区域温港度不超职过设定太温度作桥为通风菜目标。锈当室内剂温度超成标时，栏增大该载区域通慨风网络骑中阻力充最大的鄙开口，怜使该区竞域通风矮量增大虏带走室揭内热量乘；瓜2.跃屋由于过丹渡季室扛外温度乞和室内和温度相写近，负培荷计算尽时，只头考虑通沫过自然茄通风带糠走房间仇内热源艘的发热砍量和太烈阳辐射贯得热量课，不考压虑围护译结构蓄乐热和放往热量；朗3.朽刮车站站疾房内办拌公室、捐卫生间厕、会议活室等由原于空间烦体积太替小，并车没有与彩室外相寸邻，不猪参与自属然通风枝，涨在模型武中未考柿虑；石4.专改所有的貌外门和仁可开启帅的窗户仇均参与服自然通雄风。葛3.4肾室内计屑算参数约、负荷肥统计及善各模拟堤区域体宣积离表陆3.4皂-毛1束太阳辐俱射得热体平均值涂直射辐党射摧散射辐心射栽总辐射毁（马W/m由2瓶）篮（情W/m难2迈）蚀（众W/m榴2御）啦太阳辐瞎射挖812坦.5钥151欣.4籍963类.9避考虑遮舞阳系数铃SC=污0.3秤5脖考虑屋舒顶透光吗面积占烧候车室负层面积忘的比例问为风0.0转9银284筋.4获25.初6士53.件0关4.8址337辨.4驶30.商4际表斤3.4肃-掩2哗各模拟捷区域过晶渡季节绵内热源则负荷及恩体积统药计表臂房间名碍称浴过渡季面节坟设计运温度似人员发剃热量摔照明踢负荷柱设备映负荷令太阳粱得热紫负荷航总计班体积希（益℃梦）苍（萄w丰）刚（贼w腹）养（拨w遇）龄（薪w/m逢2策）明（纠w香）醉（厉m逆3格）叠一层南倾向候车咳室还（包括国进站广插厅）她26物365验462倾496佩82盏773灿6竖0负422泼880捆520维89刷一层北巴向候车月室务（包括小进站广慌厅）势26唤365钟462棚496晕82什773贯6牛0营422健880卷520椒89相二层候棍车厅染26式352蔬407知4吗474靠410轰443尽22闹30.炉4较499熊779叮2蚂471么210炮二层进义站广厅粉26拼251锋799秤0浆908雷438解848眠72枝30.遮4愚533案998获2个902控310附二层休周闲茶座手26必896域96跟404阻73塞756蒜3由30.赞4疤171观168寒257窗28怠二层售区票厅铁26死295自456镜313雄51被585凡8减0却332肯665策112厅10模4补耽模拟计角算与分术析卸4.1涉辨计算模姑型诵根据建抗筑物的展结构与其形状建纤立模型街如下图爆：恰图散4.1珍-躬1券建筑叫物送Loo航pD解A惭软件计径算模型存1捡.仪区域标释记盲；衰2畜.筒进风口秤；巴3锈.常排风口躺；奸4叶.晕管流模滚型奔；泪5生.队墙体结忽构芬.蜂根据软乔件的计蝶算公式每可知，酒建筑的按进、排霉风口面手积与室螺内的散弹热量线肠性相关摔，与进顽、排风叼口之间今的距离定无关，轮因此，毕我们可节以把建妹筑物一幕些通风治环境相叠同的开驾口合并伯，作为寇一个开躲口考虑邪，最后鹊把计算影得到的龄总面积藏平均即惹得到各衬个开口炼的实际敲面积值立。耕4.2穴县建筑各远层进、笋排风口地参数设算置壳4.2章.1贫齿流量系努数参数酿设置QUOTE活对应的寇是进、尝排风口寸的流量包系数，挠使用公灯式QUOTE御=QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTE遵计算得召到各个犁进、排槐风口的瑞窗孔的括流量系签数。各掏层的进棚、排风贯口流量井系数值夜如表格恰所示：简表绝4.2伯-行1响进、排纵风口的宁流量系裹数故[张4腐]秘楼层梨进风口洁局部阻掀力系数姥ζ左j忧进风口践流量系嘴数提排风口把局部阻群力系数慎ζ谎p览排风口驶流量系棕数旦一层瓜1.5乌6忍0.8忆2.5无2退0.6累3抛二层证5.6性5聪0.4佳2随4.9瑞0.4且5降4.2垒.2促斑流量参王数设置印各层、溜各环路佣的换气轧量如贯表肝4.2犹-盼2折所示：摔表顷4.2寿-界2往各区域灿全面通饮风量爪楼层忧负荷挪（钩k除w究）沟换气量刮（演m雀3婶/火h屋）龟一尿层锡(觉一个区厉域冈)遮422各.88破253食004脆二层摄108血41.艇607恩648壤639至6盾4.2顽.3瓜圆相对高基度参数缴设置他各风口童的相对迟高度如唇表状4.2炊-侧3捧所示防表洪4.2键-尸3拿各层风者口相对买高度缓楼层虫相对高因度秩（崖m榨）庄进风口极排风口凳一层脑1.5窃10.绿00帐二层肾10.伴7衣25.喜1关楼顶窑---卧-烧43.拜6渡4.2除.片4勤相对风冬向系数咱的确定东相对风见向系数颠相关参走数如下火图职4.2汁-五1羡：石图黎4.2峡-乓1碎相对风煤向系数紫随建筑甜表面风墓向相对耐位置曲解线图贴该地区洽风向为兵东北方净向，结猎合建筑报物表面些法线与书正北方随向的夹港角思为目14版°察，我们笔确定建迟筑物表着面风向企相对角乔度份为始59芝°计，摇239另°洲，栗90层°轮，对应缘的风压课相对风尸向系文数婆0.翅2鬼，犁-0.傅6拘5厘，惯-0.僵3左8才。顽4.3退L察oop从D谣A泽计算模虫拟结果派4.3骡.播1折实际通暗风网络增环路模栽型融实际通侧风网络烘环路模舅型如怕图业4.3舌-忍1辱所示：探图锁4.3帜-撤1沙实际通斥风流通湾网络环济路模型慌根据软烤件模拟谣结果可拍以看出捡，在建酷筑物的续迎风面逆，建筑筑物二层筹的排风低窗由于约室外风承压比较例大，成仓了进风惯口，但景在建筑巩物的背纸压面上惭，排风间窗可以站起到排亲风的作紧用。倘4.3位.登2扶模拟结纯果以及项数据整搜理吧根据软忌件的模降拟计算倘结果，汤我们可师以得出约：鞋对于第饭一层，愉进、排宾风口面疗积如屯表瓣4.3富-1钓表杆4.3指-江1蛋第一层应各区域蔬进、排条风口面超积贴楼层请进风口票面积（浓m歌2福）拘排风口猛面积巷（姥m同2毙）势一茧层赏(姥左璃)柳152罗191周一泥层离(国右兼)针131拨165弊对于二冻层，我独们分两柱种工况部来进行也模拟，忘即顶部会热压排始风量占卸总排风鞋量境的才60驳%狱，赔80鄙%谋。客工况一蜡：捕表作4.3冈-展2舒第二层骆各环路智进、排闭风口面化积系楼层时进风口蛙面积（谁m戴2乌）好排风口召面积负（霸m坚2窄）追屋顶排饶风口面蔑积糟（债m贝2倡）够二赞层跌(贤左喉)锤134蓬2遍107鱼8穷838和二间层总(科右强)朋789枕---理-织工况二很：蹦表剃4.3着-保3院第二层赖各环路艇进、排嘉风口面颈积鼻楼层腿进风口唱面积（松m纸2妻）茶排风口险面积吐（缎m穿2回）晴屋顶排罢风口面章积贵（器m茧2育）摄二遭层锋(利左灭)嫁134龟2傲539削108液5这二禽层共(袄右腰)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