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    1.规划设计与通风效能

    自然通风的影响因素可分为三类：规划因素、户型因素、窗地比。其中规划因素包括规划及规划密度、层数、风速及风向等。取5%为住宅设计规范规定的通风面积最小值，基于5%窗地比进行从规划角度进行分析通风效能。

    （1）规划对于自然通风效能的影响

    根据CFD模拟得到不同建筑密度下建筑的风压分布，周边建筑会影响中心建筑周围的气流分布，在相同的通风面积窗地比下，建筑密度越大，换气次数越少，建筑全年平均自然通风效能越低，如图1。

    图1（a）板楼行列式气流分布图

    （b）方形塔楼气流分布图

    （2）层数对自然通风效能的影响通过

    CFD模拟实验，在设定的窗地比下，层数增加，风速增加，建筑的自然通风效能明显随着层数的增加而提升，平均换气次数越高，如图2。

    图2不同层数的换气次数

    （3）气候因素对自然通风效能的影响

    在给定风向下建筑的通风效能随气象风速的变化。结果显示，建筑的通风效能与风速呈正线性关系。气象风速越大，建筑通风效能越高，如图3。

    图3同一风向下不同风速的通风效能

    2.户型设计与通风效能

    住宅户型平面布局是影响舒适状况的决定性因素，提高居住质量不仅体现在居住面积的增大和房间的增多，重要的是拥有一个合理的与家庭生活行为需要相适应的舒适尺度。建筑的不同平面布局对自然通风效果的影响，选取A、B如图4，在设定5%窗地比情况下，两种典型平面从温度、空气停留时间两个角度进行分析。

    在室外环境条件相同的情况下，A、B户型温度都明显的降低，但户型A的自然通风气流组织状况优于户型B的气流组织；由此可以证明空气对流对于调节室内温度优于非空气对流的空间设计，如图5。

    图5温度分布图（A户型通风效率明显优于B户型）

    从图6所示的A户型室内平均空气停留时间情况可以看出，仅在在主卧室、书房的内墙角处空气停留时间长，空气的新鲜度较差。B户型内位于建筑北向的次卧室、厨房和卫生间空气停留时间均较长，空气的新鲜度最差，由此可以看出A户型通风效率优于B户型通风效率。

    图6平均空气停留时间分布图

    3.窗地比与通风效能

    窗地面积比简称窗地比，就是房间窗洞口面积与该房间地面面积之比。《住宅设计规范》从开窗洞口面积和开启面积两个方面做出规定：卧室、起居室（厅）、厨房的采光窗洞口的窗地面积比不应低于1/7，每套住宅的自然通风开口面积不应小于地面面积的5%；通过采光面积和通风面积两个方面做出规定，通风效能亦与开窗位置和开窗方式有关。

    实验变量模型：首先确定门的宽度为0．9m，高度为2.1m,其位置固定位于房间的一角，窗台高度统一为0.9m。采用控制变量法来研究窗对室内风环境的影响，通过对模拟对象房间的外窗洞口开孔的尺寸、形状以及与室内门的相对位置，这三种影响因素的设定来设置模拟工况。

    此次模拟分析的工况分为以下几种：

    (1)窗口的大小作为变量，窗口的形状为正方形，选择窗的尺寸分别为1.2mx1.2m,1.5mx1.5m,1.8mx1.8m

    (2)窗口大小固定为2.4㎡。选择窗的尺寸分别为1.2mx2m,1.6mx1.5m,2mx1,2m

    数值模拟与分析：

    本文中室内内自然通风状况以空气龄作为评价指标，空气龄是指空气在室内某点处所停留的时间，能够反映室内空气的新鲜程度，是评价室内空气品质的重要指标。

    实验结果：

    (2）通过对不同形状窗口的室内风环境的模拟得出：随着开窗洞口宽高比的增大，室内大部分区域风速也随之增加，空气龄也会相应减小，并且室内风速分布也更加均匀。说明房间室内空气滞留时间随着开窗洞口宽高比的增大而缩短，换气次数增加，室内得到的新风量就会加。

换气次数越多

通风质量越高

这样的窗好像在哪里见过？

对！就是阔尔垂直滑动智能窗！

窗户开口面积大，

与常见的传统窗对比

    半开式垂直滑动窗与平开窗对比：相同面积（1800X1800）的洞口，平开窗最大的开启扇面积为700X1400=0.98平米，垂直滑动智能窗的最大开启面积为1800X830=1.5平米，远远大于平开窗的通风面积，而且通风位置在上侧是最佳的通风位置，平开窗只能在下侧边开启。

    半开式垂直滑动窗与上悬窗对比：相同洞口条件下半开式滑动窗开启面积能够达到洞口面积的约1/2，上悬窗只能开启30度或300mm，其通风面积远不及滑动窗的通风面积大。

    4.通风效能与空气质量和热舒适度

    （1）空气质量

    自然通风是公认的最简单有效、可行性强的改善室内空气品质的方法。自然通风方式控制室内空气品质需要从两方面着手，一是对室内空气污染物含量的限定，二是对自然通风量的要求。自然通风不但能够排除室内湿热，更能够排除室内污染物，如图11。通过自然通风能够明显降低甲醛、TVOC等室内污染物浓度，保证室内空气质量。

    室内污染物浓度与自然通风情况相关系数

    图11室内污染物浓度与自然通风情况相关关系散点图

    (a)室内PM2.5浓度(b)室内氡含量(c)室内TVOC浓度(d)室内甲醛浓度

    （2）热舒适度

    a.空气温度

    空气温度是影响人体热舒适的主要因素，人体体内的某些粘膜和腹腔内脏处存在温度感受器，通过这些分冷热感受器可以对冷热环境作出判断。反复试验表明，在自然通风的情况下，其舒适温度最高人体可承受范围为28℃，5%窗地比条件下，除夏热冬暖地区除外，通过自然通风使空气温度调整到18℃—26℃之间，如图12。

    图12不同城市的全年自然通风分析

    空气湿度相对湿度是指在一定的温度和压力下，空气中实际的水蒸气含量与饱和时的水蒸气含量之比。空气湿度的大小不仅影响人体皮肤表面的水分蒸发，而且还会影响人体的排汗，影响人体舒适度。当相对湿度保持在30%-70%范围内时，人体可以保证蒸发过程的稳定；如果相对湿度高于70%，则会造成靠近皮肤的水蒸气压力较大，人体表面蒸发受阻从而导致不适。研究表明，在5%的窗地比设定条件下，住宅的自然通风平均换气次数到了6次/h以上，5-9月气温较高的夏热冬暖区域通风效能表现最弱，通过6次/h的换气效能可以将空气湿度也能从85%降低至75%，其他地区在5-9月均能通过自然通风将空气湿度调整为30%-70%的舒适范围区间。