[发明专利]一种空气龄可视化的建筑设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术应用领域，具体涉及一种空气龄可视化的建筑设计方法，可以轻松准确的观察建筑内部的空气龄指数，从而找出使其稳定性的控制方法。通过这些得到的空气龄分布图，可以直观的观察其分布情况，以此来对空气龄进行最大限度得调查和研究。此次模拟是以文远楼底层为例，中间部分为走廊，两侧为对称的教室，新风从教室外侧的窗户中进入室内，再从教室内侧的一排高窗中排入走廊，最后再由上侧通风口向上排出。

背景技术

在人类健康日益受到重视的今天，自然通风对于人体舒适度和建筑节能的关系显得尤为重要。根据Sandberg等人的定义,空气龄是房间内某点处空气在房间内已经滞留的时间，反映了室内空气的新鲜程度，它可以综合衡量房间的通风换气效果，是评价室内空气品的重要指标。空气龄已成为继温度、湿度之后评价室内空气品质的又一重要参数。热舒适性是人对各种因素构成的复杂环境系统的综合反映。热舒适环境是人在心理状态下感到满意的热环境。它取决于人体能量代谢率、空气温度、空气水蒸气分压力、空气流速、房间辐射平均温度、人体服装热阻等六个主要因素。一种空气龄可视化的建筑设计方法的目的有两个：其一是控制室内空气品质；其二是解决夏季或过渡季节的热舒适性问题，以取代或部分取代空调，从而达到降低能耗的目的。风速和风向不可预测，但由于具有节能、维护方便及保养费用低等优点，所以自然通风是调节室内小气候优先使用的方法。当前的自然通风的研究着重于采用传统的经验进行自然通风的设计，大部分都是定性的设计，缺少节能方面定量的分析结果。当前使用定量分析的有风洞试验和计算流动动力学（CFD）两种方式，随着计算机技术的发展，CFD以其廉价、便利的方式得到越来越广泛的应用。空气龄可视化的建筑设计方法的使用能够提高设计手段、减少设计风险、降低成本。虽然风速和风向不可预测，但由于具有节能、维护方便及保养费用低等优点，所以自然通风是调节室内小气候优先使用的方法。而通过一些计算机的智能操作，就可以得出空气龄的在不同高度的分布图，以此来得出空气龄可视化的建筑设计方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种空气龄可视化的建筑设计方法；

本发明的另一目的是提供一种快速有效的了解建筑内部产生的空气龄的方法；

本发明的另一目的是提供一种能够利用计算机信息技术来观察建筑空气龄的方法。

本发明提出的一种空气龄可视化的建筑设计方法，具体步骤如下：

(1)、将所测建筑物视为一个大空间网格，所述大空间网格的内部由无数个相同的小空间网格组成，小空间网格的大小根据计算精度来确定，每个小空间网格对应一个房间，或可将若干个小空间网格根据需要进行空间重组；

(2)、确立分析计算时所需要的建筑环境信息和湿度环境信息，将所述信息输入计算机中进行建筑环境及湿度环境的模拟，得出整个大的空间网格的空气龄数据；

所述空气龄的测量采用下降法计算得到；设房间中某一点的空气由不同空气龄的空气微团组成，故该点所有微团的空气龄存在一个频率分布函数f(τ)和累计分布函数F（τ）；累计分布函数F与频率分布函数f之间的关系如下： 　　 　　　　　　

                                                　　　　　　　　　（1） 　　 

某一点的空气龄τp是指该点所有微团的空气龄的平均值： 　　　　　 　　　　　　 　　　　　   （2） 　　

测量空气龄的计算公式如下： 　　　　　　　　　　　　　　　　     （4）

采用自然通风系统，对空间的空气流动方向分解成以下四种情况的组合：

（a）无分岔管道内流动，空气龄在管道内的增量为：

 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（5）　　　　　　　　　　　　　 　　（b）沿分岔管道分流，由于空气性质分岔前后或无限短处不变，所以空气龄分岔前后或无限短处不变； 　　（c）沿管道汇合汇流，汇合点后或无限短处的空气龄通过下式确定： 　　　　　　　　　　　　　（6）　　　　　　　　　 　　

其中：τ_i和L_i分别代表第i支参与汇合的风道内在汇合点前或无限短处气流的空气龄和风量；

　　（d）通风房间内流动：首先通过N-S方程（7）用计算流体力学方法确定房间内空气流速分布，再根据方程（4）用数值方法求解空气龄，所有这些方程都可写成如下同一形式：                     （7）