摘要
泵式通风已被证实是一种能够有效提升单侧通风量的通风机制。目前，关于泵式通风的研究鲜有关注室内墙体对泵式通风性能的影响。本文基于非稳态雷诺时均法(URNAS)对室内不同宽度、高度、位置墙体布局下的泵式通风量进行预测。结果表明：总通风量、时均通风量和脉动通风量均随着墙体面积的增加呈下降趋势。但在某些情况下会增加脉动通风量和总通风量；当h/H由50%增加到75%时，总通风量增加1.4%。当室内墙体位于建筑物迎风墙和背风墙上时，通风量较大；d/H = 50%时的总通风量、时均通风量和脉动通风量分别比d/H = 0时高1.5%、3.1%和0.8%。因此，为了获得最大通风量，应将室内墙体靠近建筑迎风面。本文研究成果有助于理解室内墙体影响下的泵式通风振荡与换气机理，为低碳建筑自然通风技术的发展提供理论依据。
关键词：泵式通风 单侧通风 室内墙体 数值模拟 通风量
据报道，暖通空调(HVAC)系统是民用领域碳排放的主要源头。自然通风技术对低碳建筑的实现具有巨大作用。现代城市建筑房间排布紧凑，往往只能采用通风效果较差的单侧通风。泵式通风是由周期性涡流脱落导致开口处的压力交替变化而产生周期性通风的现象能够有效提升单侧通风性能。目前关于泵式通风的研究考虑的皆为没有任何内部障碍物的独立房间。部分研究关注到室内墙体对建筑自然通风的影响。尽管有学者考虑了室内墙体对单侧通风稳态特性的影响，而不同墙体布局下的单侧通风及其非稳态特性尚不明确。室内墙体布局能够改变气流组织，从而影响室内通风效果。因此，本文探究不同墙体布局(长度、高度、位置)对泵式通风换气性能及其非稳态特性的影响。
图1 探究案例汇总
（1）室内墙体宽度影响
(2) 室内墙体高度影响
(3) 室内墙体位置影响
本文基于CFD模拟，研究了不同宽度、高度和位置墙体下泵式通风换气性能及非稳态特性。主要结论如下:
（1）总通风量、平均通风量和脉动通风量均随室内墙体宽度的增大而减小。当w/H由50%提高到75%时，无量纲总通风量降低了7.6%。而w/H = 0 ~ 25%时，降低率仅为0.23%，w/H = 25% ~ 50%时，降低率仅为0.61%。当w/H < 50%时，增加室内墙体宽度几乎不会降低通风量，而当w/H >为50%时，增加室内墙体宽度可大大降低通风量。
（2）增加室内墙体高度会降低平均通风量，但在某些情况下会加剧开口处的湍流脉动，从而促进平均通风量和总通风量的增加。从h/H = 50%到75%，总通风量增加了1.4%。因此，为了实现SS2房间最大的总通风量，墙体的最佳高度为层高的75%左右。
（3）室内墙体靠近迎风面时，通风量较大。因此，室内墙体应贴附在迎风面上，以获得最大通风量。
（4）本研究中的所有案例均能观察到通过开口处瞬时通风量的正弦式周期性振荡，而泵式通风的周期性与墙体的宽度、高度和位置无关。本研究结论为单侧自然通风条件下室内墙体结构的布局提供一定的理论指导，对提升低碳建筑自然通风效果具有积极意义。
作者
Huai-Yu Zhong1,2*，Jie Sun1, Chao Lin4, Song-Heng Wu2, Jin Shang3, Hideki Kikumoto4, Fu-Ping Qian1, Carlos Jimenez-Bescos5, Fu-Yun Zhao3
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本文第一作者兼通讯作者是安徽工业大学能源与环境学院副教授、硕士生导师仲怀玉。仲怀玉担任CAHVAC通风专委会委员、CAHVAC青年学术委员会委员和多个国际知名期刊审稿人，主要利用边界层风洞实验和计算流体动力学模拟等多种研究手段开展建筑物理及城市风热环境方面的研究工作。共同作者包括武汉大学赵福云教授、安徽工业大学钱付平教授、日本东京大学生产技术研究所菊本英纪教授、林超研究员、西安建筑科技大学吴松恒博士、英国德比大学Carlos教授和团队研究生孙杰、尚瑨。
Zhong H-Y, Sun J, Lin C, et al. (2024). CFD simulation of pumping ventilation in a three-story isolated building with internal partitioning: Effects of partition widths, heights and locations. Building Simulation, 17: 267-284.
https://doi.org/10.1007/s12273-023-1068-3
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单空间建筑内墙结构与泵式通风脉动换气特性
期刊介绍
Building Simulation 2008年创刊，是世界上第一本有关建筑模拟领域最新研究成果的英文学术期刊，跨多种学科领域，涉及建筑技术、土木工程、建筑学、环境工程、能源及动力工程等，致力于为中外同行提供一个高水平的学术交流平台。被SCI、EI Compendex、Scopus、CSCD等数据库收录。2024年SCI影响因子6.1，在JCR两个学科领域均位于Q1区；位于中科院期刊分区，工程技术类1区。
