室內通風效果對空氣齡的影響分析

惠大好 狄育慧

西安工程大學城市規劃與市政工程學院（710048）

0 引言

人們在物質生活水平逐步提高的同時，對居住環境也有了新的要求。 通風效果明顯于否，直接影響人們的生活環境和健康狀態。 最近幾十年來，許多國家/地區的室內空氣質量一直不太樂觀， 出現一系列的 “病態建筑綜合癥”-SBS （Sick Building Syndrome）[1-4]。 建筑通風是一個非常重要的問題,因為需要改善室內空氣質量,為居住者提供一個舒適的環境， 為達到節能和舒適的室內環境的目的,必須采用適當的通風策略。

1 國內外通風效果研究

自然通風根據其驅動力的來源可以分為三類，即風壓通風、熱壓通風、風壓與熱壓共同作用下的通風。 建筑物、障礙物下方的自然風流是大氣邊界層中不可壓縮的低速氣流，與質量、能量和動量守恒相一致。

K·Visagavel 等人[5]通過 CFD 軟件分析，結果表明，與進風量相比，增加窗高時，進風的速度也隨之加大，單側開窗通風效率明顯低于穿堂風的通風效率。 Chang·T·J 等人[6]研究了室內氣流流動、自然通風等房間通風途徑對室內污染物排出效果的影響。譚剛等人[7]在住宅建筑自然通風狀態下進行了數值模擬計算，分析氣流流動場的分布情況，進而通過改善室內的布局來提高居住環境質量。

2 建筑物室內外的空氣齡研究

桑德伯格學者在20 世紀80 年代提出了空氣齡[8]?？諝恺g是空氣進入房間的時間。它不僅反映了室內空氣的新鮮度， 還反映了去除污染物的能力。它可以全面測量房間通風的效果，并揭示室內空氣的流動形態， 它是評估室內空氣質量的重要指標，為合理選擇氣流組織形式提供了依據[9]。 空氣齡的物理含義更容易為人們所接受，一般來說，空氣齡數值越小，空氣越新鮮，空氣質量越好。 空氣齡數值與換氣效率呈負相關。 通常，在檢查房間通風情況時，使用示蹤氣體法和相關公式的組合來計算每個點的空氣齡。 研究人員使用示蹤氣體衰減技術來測量空氣齡，尤其是通過脈沖、上升、下降法。 根據空氣年齡的組成方程和空氣齡的測量方法，可得出空氣齡的相關輸運方程[10]。

2.1 建筑物室外的空氣齡研究

現階段，隨著經濟的發展，各地的建筑物也隨之拔地而起，當小區附近建有多座大廈時，小區的通風效果也隨之增加而下降。 在建小區之間應合理分析該位置的風玫瑰圖，避免導致通風效果不佳的情況發生。 有結果表明[11]，小區內的建筑與單體建筑相比，空氣齡數值增加一倍，貫流通風和錯位通風兩種布置方式下的空氣齡分布值較低，但依然大于單體建筑的空氣齡。

2.2 建筑物室內的空氣齡研究

高義人[12]認為，當人體正面迎風時，由于射流可以到達嘴和鼻子附近的區域， 與側面迎風相比，呼吸區的空氣更加新鮮。 隨著通風率的增加，出口處的空氣供應速率也會增加，從而允許新鮮空氣更快地流向人的呼吸區域，人呼吸區域中的空氣齡減小。空氣齡隨風口高度的增加而增加，但增加的幅度比較小，因此風口高度對呼吸區空氣品質的影響可忽略。

周超斌[13]研究發現，主臥室中的平均風速、小臥室中的平均空氣齡與相鄰建筑物的密度呈負相關。當PAD=15%時，房間最佳通風效果是自然通風。 在室外計算中，僅考慮穩定的風速和風向，但在實際測試中，室外風向和風速會不時發生變化，簡單的數值模擬必然與實際情況有所不同。 如果風向相對穩定，則房間通風和空氣齡的模擬值和測量值會更好地與測量值匹配。 即使關閉臥室門，打開外部窗戶也可使外部空氣進入房間，從而確保房間自然通風。

鄔杰[14]研究發現，隨著建筑物開口大小變化率的增加，室內平均空氣齡減少，通風效果改善，這是由于增加了內門和開口的開孔面積，從而確保了有效通風面積。 由通風公式可以看出，假設風壓恒定，增加有效通風面積將增加通風量和換氣次數。 研究建筑物開口對室內自然通風的影響非常重要。 開孔因素主要體現在開孔尺寸，窗框高度，開啟方法，開孔導流等方面。

2.3 評價指標

①空氣齡作為室內健康通風的評價指標，空氣齡300 s 內時室內通風較好。 ②根據文獻[15]，在工作時的舒適風速為0.25～1.0 m/s，把該風速范圍占據的面積比例作為評價室內氣流效果的技術指標。

3 結論

對空氣齡影響最為關鍵、最為節能的因素為自然通風； 空氣齡直接對室內氣流組織產生影響，空氣齡與氣流組織、空氣品質之間呈負相關。