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具有上部侧墙开口和顶部开口的大空间建筑室内热环境特性的比较

1 引言

几乎所有大空间建筑因通风和结构的要求上部均设有开口。上部开口大致有上部侧墙开口和屋顶顶部开口两种形式。采用分层空调时，上部开口的形式和位置的不同对空调能耗和室内热环境特性的影响亦不尽相同，且差别较明显。从全年变化的室外气温看，除了冬季上部开口排风会增加室内负荷外，夏季或多或少地可以利用上部开口处的高温排风带走室内部分负荷，过渡季节则可关闭空调系统仅靠自然通风排走室内负荷，因此研究大空间建筑分层空调时上部开口等诸因素对室内热环境特性的影响尤为重要。本文在开发和应用数值模拟预测大空间建筑室内温度场和速度场的研究基础上^[1]~[3]，选用目前比较典型的侧喷送风方式，并将具有上部侧墙开口或具有顶部开口两种不同上部开口形式的大空间建筑作为研究对象，以夏季现场实测工况为分析基础^[4]，重点讨论了这两种不同上部开口形式在不同工况下分层空调时的室内热环境特性的区别。其中在顶部开口的工况模拟中部分借用了侧墙开口工况的实测结果。

2 计算条件

2.1 建筑模型图1为数值模拟用某体育馆简化模型。建筑柱型部分直径68m，高18m，屋顶呈扁球体，净高为8m，左右两侧为阶梯型观众席，室内采用中侧送风，由38个喷口组成环形对中喷射，其中28个短程喷口倾斜12°布置，负责观众席空调，10个长程喷口水平布置，负责场内中央的空调。回风采用以台阶均匀回风为主、侧墙回风为辅的方式。模拟主要基础参数见表1夏季游乐活动实测日工况^[4]。上部开口形式分别模拟为上部侧墙开口或屋顶顶部开口。工作区入室大门及渗透缝隙则模拟为下部开口。2.2 数学模型及其边界条件

表1 夏季现场实测日工况
送风量：34.57kg/s
回风量：31.31kg/s
送风温度：16.5℃ 室外气温：36.5℃
环形外走廊平均温度:32℃
下开口进风温度：28℃ 日射量：767W/m²
人体负荷：18.1kW
照明负荷：45kW 传热系数/W/（m²K）：
屋顶：2.75 外墙：2.48
内墙：2.59 楼板：2.21

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