通风工程与多区域网络技术-CONTAMW软件课件.ppt

1、CONTAMW 软件介绍软件介绍&多区域网络法自然通风模拟多区域网络法自然通风模拟Indexn1 Reviewn2 CONTAMW 简介简介n3 CONTAMW 使用使用n4 计算实例计算实例n5 多区域网络法与热模型耦合计算多区域网络法与热模型耦合计算n6 计算实例计算实例Reviewn通风换气量计算方法通风换气量计算方法n网络计算方法网络计算方法n建筑通风与热模拟的耦合计算建筑通风与热模拟的耦合计算Reviewn通风换气量计算方法通风换气量计算方法n简化代数算法简化代数算法形式简单，速度快，计算结果不够准确，无法用于复杂问题形式简单，速度快，计算结果不够准确，无法用于复杂问题n计算流体力学

2、计算流体力学（CFDCFD）方法方法场模型，微观角度，计算准确，网格化，计算工作量大，速度慢，复杂场模型，微观角度，计算准确，网格化，计算工作量大，速度慢，复杂问题超出现有计算能力问题超出现有计算能力n多区域网络模型算法多区域网络模型算法集总模型，宏观角度，计算速度较快，计算相对准确，适于长时间动态集总模型，宏观角度，计算速度较快，计算相对准确，适于长时间动态模拟模拟Reviewn网络计算方法网络计算方法n原理：假设空气混合均匀，各支路中的空气流原理：假设空气混合均匀，各支路中的空气流动是单向的，应用伯努力方程计算各个时刻各动是单向的，应用伯努力方程计算各个时刻各支路中的空气流量支路中的空气流

3、量n风压通风风压通风n热压通风热压通风n阻力部件描述阻力部件描述外节点内节点0GA0PBfswPPGGSP|Reviewn网络计算方法网络计算方法风速，风向建筑周边环境建筑外形温度分布热浮升力热压分布机械通风系统加压风机风道建筑内部阻力网络建筑内部阻力网络建筑内部通风量Indexn1 Reviewn2 CONTAMW 简介简介n3 CONTAMW 使用使用n4 计算实例计算实例n5 多区域网络法与热模型耦合计算多区域网络法与热模型耦合计算n6 计算实例计算实例CONTAMW 简介CONTAMW 简介n主要用于多区域的室内空气品质和通风计主要用于多区域的室内空气品质和通风计算分析：算分析：n气流

4、（气流（airflows）n室内污染物浓度（室内污染物浓度（contaminant concentrations）n居民受污染指数（居民受污染指数（personal exposure）CONTAMW 简介n一个算例由以下几个文件组成一个算例由以下几个文件组成:n.PRJ工程描述文件工程描述文件n.SIM 结果描述文件结果描述文件n.WTH气候描述文件气候描述文件n.LB1LB4 库文件库文件CONTAMW 简介n界面界面菜单菜单工具栏工具栏绘图板绘图板状态栏状态栏属性框属性框Indexn1 Reviewn2 CONTAMW 简介简介n3 CONTAMW 使用使用n4 计算实例计算实例n5 多区

5、域网络法与热模型耦合计算多区域网络法与热模型耦合计算n6 计算实例计算实例CONTAMW 使用n使用步骤使用步骤n简化建筑模型简化建筑模型n描绘模型描绘模型n定义环境参数和建筑部件参数定义环境参数和建筑部件参数n模拟计算模拟计算n分析并记录结果分析并记录结果CONTAMW 使用n简化建筑模型简化建筑模型CONTAMW 使用n描绘模型描绘模型CONTAMW 使用n定义环境参数和建筑部件参数定义环境参数和建筑部件参数n支路支路CONTAMW 使用n支路的流量系数设置支路的流量系数设置Discharge Coefficient孔口流量系数Cd因此，有换算关系1dCCONTAMW 使用n定义环境参数和

6、建筑部件参数定义环境参数和建筑部件参数n区域区域n气候气候NNWINDCONTAMW 使用n模拟计算模拟计算CONTAMW 使用n显示结果显示结果流量压差CONTAMW 使用n输出结果输出结果CONTAMW使用小结n简化建筑模型简化建筑模型n描绘模型描绘模型n定义环境参数和建筑部件参数定义环境参数和建筑部件参数n模拟计算模拟计算n分析并记录结果分析并记录结果Indexn1 Reviewn2 CONTAMW 简介简介n3 CONTAMW 使用使用n4 计算实例计算实例n5 多区域网络法与热模型耦合计算多区域网络法与热模型耦合计算n6 计算实例计算实例算例1n某低层建筑过渡季节自然通风某低层建筑过

7、渡季节自然通风N算例1：某低层建筑过渡季节自然通风n室外气象参数：室外气象参数：n温度温度18度度n风向：北风风向：北风n风速：风速：10mn室内温度：室内温度：23度度n门窗处于开启状态门窗处于开启状态算例1：某低层建筑过渡季节自然通风n计算结果计算结果:算例2n住宅建筑不同户型的通风效果分析住宅建筑不同户型的通风效果分析板式住宅板式住宅12m24m梯形住宅梯形住宅19m19mN计算实例n算例算例2：住宅建筑不同户型的通风效果分析：住宅建筑不同户型的通风效果分析建筑图建筑图建筑各个立面压力分布图建筑各个立面压力分布图CFDPhoenics模拟计算模拟计算建筑自然通风量建筑自然通风量网络法网络

8、法CONTAM软件计算软件计算建筑能耗和基础室温建筑能耗和基础室温建筑热模拟建筑热模拟DeST计算计算算例2：住宅建筑不同户型的通风效果分析n风压系数计算风压系数计算夏季平均风速2.0m/s，风向：东南算例2：住宅建筑不同户型的通风效果分析平均通风量：平均通风量：板式住宅：板式住宅：23.2次次/h梯形住宅：梯形住宅：15.8次次/h算例3n热压作用下中庭的通风效果计算热压作用下中庭的通风效果计算算例3：建模n中庭，大厅等高大空间的上空可以定义为中庭，大厅等高大空间的上空可以定义为phantom区域区域平面图3层平面图：层平面图：2层平面图：层平面图：1层平面图：层平面图：算例3：计算结果1层

9、通风量2层通风量3层通风量小结n自然通风单点计算自然通风单点计算n风压通风风压通风n自带风压计算公式自带风压计算公式nCFD计算建筑表面风压计算建筑表面风压n热压通风热压通风Indexn1 Reviewn2 CONTAMW 简介简介n3 CONTAMW 使用使用n4 计算实例计算实例n5 多区域网络法与热模型耦合计算多区域网络法与热模型耦合计算n6 计算实例计算实例A new methodn解决房间内热源固定时自解决房间内热源固定时自然通风问题然通风问题n房间温度未知房间温度未知n使用使用Matlab程序程序“Heat Balance 模块模块”实现迭代实现迭代计算计算Heat Balance

10、 模块n程序流程图：程序流程图：ContamRoom_heat.txtG_out.txtMatlabT_newContam_Input.prj具体算法n房间房间a，b，c，通风关系如图所示，通风关系如图所示abcGa-bGb-aGc-bGb-cQaQbQcGb-out Gout-bpa bac bcout boutb abb cbb outbQcGtGtGtGtGtGt(,)(,)b ab cb outa bc bout bGGGGGG(,)pa bac bcout bouta bc bout bbQcGtGtGtGGGt 对b房间有：其中根据流量守恒，有因此具体算法12-1n-1out-11

11、-22n-2out-21-n2-nnout-n -G G G G G -G G G G G -G Gfromto12(1)nnnnnout nGGGGG112-1n-1out-121-22n-2out-21-n2-nnout-n*(1)-G G G G G -G G G G G -G Gpnnnoutttctt12*1(1)*1nnnQQQ若有流量矩阵其中则有具体算法12-1n-1ou11221-22n-2*1*11-n2-nn*-G G GG G -G G G G -Gpoutpnnnnn ntQtQctctQ t-1out-2out-nG G112-1n-1o11221-22n-2*11-

12、n2-nn*-G G GG G -G G1 G G -Goutppnnnn ntQtQtcctQ ut-1out-2out-n*1G Gn有假设房间初始温度，可由Contam计算得出流量矩阵，进而根据室内发热量求得房间内新的温度。Indexn1 Reviewn2 CONTAMW 简介简介n3 CONTAMW 使用使用n4 计算实例计算实例n5 多区域网络法与热模型耦合计算多区域网络法与热模型耦合计算n6 计算实例计算实例Design Example 1n风压通风设计风压通风设计n双层皮内置百叶，外玻璃有保护百叶作用双层皮内置百叶，外玻璃有保护百叶作用n外表面外表面-防风玻璃防风玻璃 wind-

13、block glass n内表面内表面 可开启窗户可开启窗户 openable windowlouverswind-block glassOutsideOutsideInsideskyscraperDesign Example 1n设计需求设计需求n双层皮中间风速双层皮中间风速v8m/s 保护百叶保护百叶 n室内外温差室内外温差t1ACH（次（次/hour）n需要确定的量需要确定的量n防风玻璃（防风玻璃（wind-block glass）尺寸）尺寸 n内表面可开启面积内表面可开启面积Design Example 1nResult of Spacing of wind-block glass v

14、=13.0m/s Airflow velocity distributionv8m/s in the interlayerSpacing of wind-block glassN=100mmOutsideInsideDesign Example 1nResult of open area of windows on the inside layerWind pressure distributionMultizone network modelIndoor heat productivity=40w/m2Area of each openable window=1.2m2UnitDesign

15、Example 1Number of windows per unit每个单元开窗每个单元开窗个数个数Resistant coefficient 阻力系数阻力系数Flow coefficient流量系数流量系数CpVentilated airflow Rate 通风量通风量(m3/h)air change rate换气次数换气次数(ACH)Temperature difference between indoor and outdoor室内外温差室内外温差()0.570.382663065.117.10.384390093.127.70.3680836171.738.80.3411071623

16、1.2410.30.31131804271.0512.20.29151570310.9nThe number of windows on the inside layerDesign Example 2n热压通风热压通风n纯热压作用纯热压作用n中庭拔风中庭拔风n需确定量需确定量n窗户开口率窗户开口率n每层中庭的开口大小每层中庭的开口大小n中庭顶部对外开口大中庭顶部对外开口大小小atrium4F2F,3F5F2F,3F4FDesign Example 2n设计要求设计要求n室内外室内外t 1ACH（次（次/hour）n假设室外温度假设室外温度=25C 4F2F,3F5FDesign Exampl

17、e 2nSimulated resultRoom ID房间编号房间编号Room Function房间功能房间功能RoomTemperature温度温度()Ventilated airflow Rate 通风量通风量(m3/h)air change rate换气次数换气次数(ACH)R5a5F西北活动室西北活动室29.61221011.0R5b5F中西活动室中西活动室29.7644613.0R5d5F中东活动室中东活动室29.2583216.2R5e5F东北活动室东北活动室29.61221011.0R5g5F西多功能厅西多功能厅28.82351023.5R5h5F东多功能厅东多功能厅28.129

18、38029.4BG44F办公区域办公区域28.81173008.7BG33F办公区域办公区域28.715463013.8BG22F办公区域办公区域28.615575012.8Design Example 2n模拟结果模拟结果2Ffromto室外室外办公室办公室F2,F3中庭中庭前庭前庭27.224后庭后庭18办公室办公室27.2363Ffromto室外室外办公室办公室F2,F3中庭中庭后庭后庭18办公室办公室36804Ffromto室外室外办公室办公室F4中庭中庭办公室办公室4880前庭前庭185Ffromto室外室外活动室活动室F5中庭中庭大厅大厅4848走廊走廊105106建筑个部分的开口

19、面积（m2）Design example 3按2020 年旅客吞吐量3800 万人次需求建设建筑面积控制在39 万平方米 某新机场航站楼项目某新机场航站楼项目自然通风设计及自然通风设计及CFD模拟模拟自然通风主要设计内容自然通风主要设计内容n自然通风可行性分析n机场噪声污染的影响n航油尾气污染的影响n自然通风计算n采用contamw与热负荷耦合计算方法n热舒适性CFD模拟机场噪声的影响n实测数据n飞机滑行停靠时，距飞机100m噪声约70dB；n飞机起飞时，距飞机400m处噪声约为90-95dB，距飞机600m处噪声约为80-85dB。n机场设计标准为55dB n噪声分类n起飞噪声 85dBn滑

20、行噪声 70dB建筑窗口窗口隔声处理起飞噪声 85dB65dB 55dB滑行噪声 70dB60dB 55dB飞机滑行尾气的影响n由于目前尚没有相关方面的由于目前尚没有相关方面的数据，无法进行定量计算，数据，无法进行定量计算，这里只进行定性分析。这里只进行定性分析。n如图所示，昆明夏季主导风如图所示，昆明夏季主导风向为西南风，建筑的存在使向为西南风，建筑的存在使气流吹向两侧，同时带走飞气流吹向两侧，同时带走飞机滑行产生的尾气，使其向机滑行产生的尾气，使其向两边扩散，中部自然通风面两边扩散，中部自然通风面的空气质量得以保证。的空气质量得以保证。停机位停机位夏季主导风向自然通风计算n温差的确定温差的

21、确定 昆明地区过渡季日平均温昆明地区过渡季日平均温度如图所示。度如图所示。49月月96的时间都在的时间都在22以下，以下，因此，只要通过自然通风因此，只要通过自然通风设计，满足排风温度与室设计，满足排风温度与室外温度之差不大于外温度之差不大于4，就可以保证室内温度不大就可以保证室内温度不大于于26；1012月基本都在月基本都在20以下，因此，只要满足排以下，因此，只要满足排风温度与室外温度之差不风温度与室外温度之差不大于大于6，就可以保证室，就可以保证室内温度不大于内温度不大于26，可，可以利用通风保证室内的热以利用通风保证室内的热舒适性。舒适性。区域负荷（kw）F32761.4F2指廊506

22、.6F2中部1447.1F2指廊508.5F1410.78B12691.9Contamw模型自然通风计算n计算结果计算结果n方案4温差为4，基本满足要求，对于49月自然通风就可以满足通风要求；n方案2温差约为6，对于1012月自然通风可以满足通风要求。窗户可开启比例窗户可开启比例 （）（）屋脊天窗屋脊天窗 屋面天窗屋面天窗B1B1及一层及一层二层二层 方案方案1 15050303020201010方案方案2 25050303040402020方案方案3 37070505040402020方案方案4 48080606050502525方案方案5 58080606060603030CFD模拟n方法：依据方法：依据contamw算出的风量及耦合计算的热负算出的风量及耦合计算的热负荷为边界条件建立模型，进行热舒适性分析。荷为边界条件建立模型，进行热舒适性分析。n对自然通风效果的一个检验。对自然通风效果的一个检验。三层模型总模型三层模型CFD模拟结果B1层三层三层