利用自然通风改善教室室内空气质量

摘要

学生在课堂上的表现与室内环境质量有关。为了确保室内空气质量达到可接受的水平并提供新鲜空气，高换气率是必要的，这需要大量的能源和技术装置。大多数情况下，机械送风与回风部分混合。在温暖气候下，现代建筑的自然通风能力没有得到充分利用。在可接受的室外温度期间，建筑需要适应和利用可用的免费可再生资源，如风。在这种情况下，建筑形式、朝向和围护结构开口对于提高空气换气率、用户满意度和节能至关重要。由于双层承载廊道的建筑难以提供交叉通风，单侧通风是最常见的方式。本研究调查了改善温暖气候下教室的风驱动空气交换的方法，在那里自然通风的走廊有助于增加空气流动。本研究在压力分布、热感觉、空气速度和空气换率的通用模型的背景下检查了一组替代方案的潜力。该研究表明，没有一个单一的开放场景可以在任何时候适用于所有façades。 Each façade requires special treatment. Decisions on natural ventilation need to be made during the early design stages for each façade. It was found that with the aid of low-tech modifications, remarkable increases in air change rates, in some cases up to 14.5 times that of the typical single-sided ventilation case, could be achieved.

1.介绍

自然通风是一种通过影响室内空气质量(IAQ)来降低建筑能耗、提高居住者幸福感的实用方法。然而，在一定条件下，提高空气流速是改善湿热气候下热感觉的有效方法[1-3.］．开发这种适合当代建筑的历史解决方案的实践经验表明，在提供良好的室内热条件和室内空气质量方面具有巨大的潜力，同时减少建筑系统的使用和能源消耗[4.-9.］．

教育设施是导致城市能源消耗增加的最大因素之一。事实上，大学校园通常被认为是小城市[8.］．特别是，教室空间是一个具有挑战性的实体，因为与办公室相比，有相当多的人在使用空间的同时进行心理和身体活动。因此，需要大量的新鲜空气来维持CO的可接受的减少₂浓度，以及其他挥发性有机化合物。此外，一氧化碳含量增加₂会导致嗜睡、眼睛不适和无法集中注意力。此外，一项有关苏格兰学校出勤率和教育程度的研究发现，教室的新鲜空气供应不足，这是由CO所表明的₂浓度超过千万分之一，可能与上学人数减少有关[10］．

在炎热气候下的教室建筑通常采用全空气制冷和通风的方法，即大量的空气在室内环境中流通，通过对流换热来提取冷负荷。在科威特的教室框架内进行的一项调查表明，在这种炎热气候下，典型的冷却和通风方式，即不将新鲜空气引入教室，导致高CO₂浓度达到1596 ppm，远超1000ppm的上限[11］．特别是在室外空气温度可接受的时候，考虑由辐射冷却支持的自然或甚至混合通风(机械和自然)是明智的。后者在某些条件下是可行的，因为水的热容量明显高于空气，这大大提高了房间的热提取过程的效率[12-15］．

1．1.自然通风对室内空气质量及节能的影响

在欧洲，40%的建筑能耗用于机械通风，而机械通风也产生了35%的CO₂排放(16］．

室内新鲜空气可用性不足，导致污染物的积累和CO的增加₂集中，最终导致病态建筑综合症[17］．室外新鲜空气可以通过窗户通风提供，无论是通过风流动或浮力。特别是在炎热潮湿的气候下，交叉通风是有效的，因为它有助于增加房间内的空气交换，最重要的是，将新鲜空气不断引入空间。

自然通风既可以由风驱动，也可以由浮力驱动。有几项研究断言，由于室内和室外空间之间的微小温差，风驱动的通风在热带环境中更有效[18-20.］．

一个自然通风的房间可以配置为利用单侧或交叉通风技术。第一个表示只有一侧有窗户或开口的房间。在交叉通风中，室外空气通过正压侧(如窗户)进入建筑物，从负压侧的出口排出，在大多数情况下，该出口可以是窗户或屋顶通风口。简单地说，在房间两侧开着窗户，建筑迎风一侧的超压和相对较低的压力，有遮挡的一侧，将创造一股气流通过房间。

多项研究表明，建筑构件显著影响风驱动通风的性能[21-25］．在其他特征中，入口和出口的位置和大小，以及建筑形式，显著影响建筑表皮上的压差。压强差穿过每个开口或在建筑表面的任何一点是一个重要的空气动力学参数，通常以压力系数的形式表示 那这是一个功能及动压力( )： 在哪里和分别为参考高度下的自由流风速和压力。为建筑物表面或窗户开口上的静压。压力系数( ）通过开口的数值对于确定单位时间内的风量是至关重要的。它们在建筑围护结构上的分布直接受到风速、方向、开口几何形状、建筑形式和高度的影响。

1．2.单侧和交叉通气的潜力和挑战

Allocca等[26]研究并分析了单面通风的一些解决方案，验证了分析、经验和计算流体动力学(CFD)模型，并揭示和讨论了趋势。在这项研究的各种结果中，CFD被发现是有用的和实用的分析过程，以了解这种通风方式的复杂性和特点。

经证实，混合通风可改善空气质素[27那28]及热舒适[27那29］．此外，混合通风在冷却室内空间时减少了冷却负荷[29那30.］．

Aflaki等人的研究[31]，Arinami等。[32，王和陈[33]探讨了扩展单侧通气潜力和克服其局限性的方法。在高层建筑中使用气窗通风板将单侧通风转变为交叉通风。在Aflaki等人的一项研究中[31时，风速增加了2.4倍。

然而，在自然通风的范围内，交叉通风在Ma等人的研究中取得了最好的效果。[34研究并比较了几种房间和通风结构的流动运动学。有趣的是，人们发现背风口为单侧通风提供了更好的条件。尽管建筑内部产生的涡旋转方向不同，但建筑后方的大涡导致背风通风时风速增加。Wang等人也证实了迎风条件下换气率的降低[35］．有人发现，风和浮力力可以在某些情况下抵消力量。因此，这些观察结果表明在各种室内和室外温度下调查房间的调查房间的重要性。

交叉通风降低CO的有效性₂在一项调查了几种窗控模式的研究中，浓度进一步得到了证实，在20分钟的休息期间，浓度降低了82% [36］．

传统教室的自然通风通常限于单面窗口开口，尽管效率较低，因为实际上很难提供双面窗户通风的每间客房。另一方面通常被邻近的房间和走廊包围。此外，消防码和隐私要求使跨通风不受设计人员的青睐[26］．到目前为止，已有几项研究调查了在不同建筑类型中加强单侧自然通风的方法[17那37-39］．

数字1介绍了矩形建筑物表面压力在两个风向下分布的两种一般情况。两种情况下迎风侧均施加正压力，而迎风侧均产生负压。显然，压力水平的大小是不均匀的，取决于许多因素。在左图中，façades A和B之间的压降提供了最简单的交叉通风形式，如果一个房间不间断地连接两侧。

在传统的单侧通风方式下，façade沿线的压差对自然通风条件几乎没有影响。

这个领域的大部分研究只集中在单面窗口打开不考虑开口位于相邻的潜力空间,暴露在侧立面C和d .这些外墙可以利用压力导致的差异以及支持风致自然通风建筑信封。

本研究演示了一种方法来转换单侧通风条件(图2(一个))进入通过走廊开口的交叉通风条件(图2 (b))．这种方法需要与建筑围护结构和建筑形式相结合，因为它们会影响建筑表面的压力分布。在模拟了两种风向的一组开口结构后，分析了由此产生的舒适性、风速和空气质量的局部值，并确定了一组最优准则。

2.方法

２.１.CFD模拟设置，计算域和边界条件

采用三维稳态雷诺平均纳维斯托克斯(RANS)方程来模拟建筑模型周围和内部的气流。通过将气流变量的均值和波动分量代入Navier-Stokes方程，可以导出RANS方程。空气是不可压缩的，这对大气边界层(ABL)流动是合理的[40］．使用基于标准的3D CFD分析模拟流场模型 [41，广泛应用于工程应用。连续方程和控制定常、不可压缩和湍流运动的基本方程是平均Navier-Stokes方程，可表示为:

连续性方程:

动量守恒方程: 在哪里表示各力之和，指示湍流的有效粘度是多少表示修改后的压力。因此，式(4.)表示对流，右侧分别与压力、体力、扩散和力之间的动量相互作用有关。

根据Catalina等人详细的实验验证研究[42和费斯特尔和斯提欧[13),标准模型可用于室内和室外流动的实际调查。

为了解释湍流的影响，被替换为在方程(5.)，为湍流粘度，模型为式(6.)．的值和由描述动能和湍流耗散率的输运方程计算，式(7.)和(8.）， 分别。在方程(9.）描绘了由于粘性力而产生的湍流产生。

其中1.44,1.92,0.09,1.0和1.3设置为常量 那和 那分别。

如图所示3.，建立矩形区域进行CFD模拟。模型的参数是根据CFD模拟的最佳实践指南创建的[43]及AIJ ([44), (45那46])。域的宽度、长度和高度分别为462 m、262 m和100 m。此外，网格是使用ICEM CFD构建的，允许在建筑模型周围和内部创建一个六面体网格。

固体壁被认为是空气动力学光滑的，并指定了一个无滑移边界条件的性质。对称壁面边界条件l也适用于横向和顶部边界。指定出口平面的静压为零。

考虑ABL是至关重要的，因为风速随高度增加[47］．采用不同的方法对ABL进行建模。在风力工程领域，使用赫尔曼提出的幂律是很常见的[48]，被认为是可靠的[49］．幂律为式(10)，根据彼得森和轩尼诗[50］．风速用表示 ．此外,表示10米高度的风速。的变量表示高度的变化。参考高度为10米，用表示 ． 与场地的表面粗糙度因子有关，被设为0.25 [51]，描述郊区条件[52］．

入口的速度和湍流动能(TKE)分布是根据Tominaga和Blocken的实验工作改编的[53］．两者都在图中说明4.它给出了边界层下部的条件。 在哪里 参考速度是否在建筑物高度 ．TKE剖面由[提供的指数公式测量和近似。53］．耗散率的计算方法，是按照联合裁判所的指引计算的[44］． 在哪里 表示模型常数和 ．

２.２.建筑模型

本次调查使用的分析模型包括一个矩形建筑中的模块化教室空间，房间尺寸为 建筑的尺寸 分别为长度、宽度和高度。教室模型被合并在建筑的两侧。这些房间位于一座四层建筑的三层。数字5.阐述了建筑模型的基本特点以及不同的仿真案例。

两个模拟风向， 和 那如图所示5.．当 那一号室在迎风处，二号室在下风处，当 那两个房间都是背风的，建筑较短一侧的走廊façade开口是迎风的。

表中数据1解释每个模拟案例的配置，如图所示5.．外墙和内墙所有窗户的宽度与房间的宽度相等。另外，走廊façade的开窗尺寸为100%，即窗户与走廊的宽度和高度相同。每一种情况的名称由一个字母和三个数字组成。第一个数字表示房间外部façade的窗户部分。因此，如果数值为1，窗口的高度为0.25 h，即1m。如果数字是2，高度是0.5小时，也就是2米。同样的规则也适用于第二根手指，它与内壁有关。第三位是二进制0或1，表示走廊窗口是打开还是关闭，0表示打开，1表示关闭。

２.３.网格敏感性分析

为了评估用于模拟的网格的灵敏度，并从网格大小中找到一个独立的网格，进行了灵敏度分析，并计算了三种网格情况下参考点的速度:grid - a, 810,000 cell;Grid-B, 1187000个细胞;Grid-C, 4,47万个单元。每个网格情况之间的间隔大约增加2.3倍。网格灵敏度分析的实用方法可以在以下文献中回顾:42和Ramponi等人[54］．速度值的参考点在代表模型室的空腔中模拟(点高度: 那 )．

从图6.，细格网- c与中格网- b计算结果的风速标准差不显著，小于0.02。因此，其余的模拟使用Grid-B进行，以减少模拟所需的时间。

２.４.舒适的模型

2.4.1。人的热舒适

虽然目前空调系统可以满足舒适性，但被动和主动的解决方案，如交叉通风和辐射冷却存在协同作用。后者超出了本研究的范围，因为在炎热潮湿的气候中使用辐射冷却系统，例如冷却天花板，可能会由于冷凝的风险而具有挑战性。Bayoumi的研究[55， Feng等人[56， Hirayama和Batty [57和Nutprasert和Chaiwiwatworakul [58目前克服这个问题的方法。热舒适受多种客观和主观物理参数的影响。在一定条件下，提高空气流速是显著改善人体热舒适的关键措施[1那59-67］．

Fanger热舒适模型是计算PMV的一种有用方法，使用如下公式[68]： 在哪里代谢率是和吗是热负荷，其被定义为在舒适的皮肤温度和蒸发在实际活动水平上出汗的人的实际环境之间的内部热量和热量损失之间的差异。以下是更详细的描述 ．

从方程(13)，其中最重要的传热系数，与本分析最相关的是对流传热系数( ），由以下关系式给出:

这个因素在本研究范围内的重要性在于它直接依赖于空气速度，而空气速度又受通风方法的影响。为消除本分析中的变化，其他系数的值固定如下:

那表示居住者的散热;服装热阻 ;水蒸气部分压力 那由给定的边界条件计算 那 ;服装的因素 (光夏天衣服);平均辐射温度( ）在CFD软件内部计算，并根据周围物体表面温度的变化而变化，在某些情况下由于辐射冷却而变化。根据ASHRAE热感觉量表，PMV指数预测了一大群人的平均反应，见表2．

2．5．室内空气质量

空气交换率(ACH)和平均空气龄(MAA)是评价室内空气质量的实用方法。对于推荐的最小新风供给量，可用换气率来确定机械或自然供给量的充分性。在本研究中，CFD模型计算了在建筑物表面及根据公式(2)．在理论课堂模型中，占用人数为25名学生。根据佩滕科弗关于每人最少新鲜空气需求的建议[69，即30米^3./小时应考虑。这一数字为7.5亿^3./小时的新鲜空气。考虑到教室模型的体积为207.36 m^3.，最小ACH由以下等式确定：

在哪里每小时供气量(m^3./ h)和为房间体积。通过单侧和交叉通风计算供气的程序是根据Swami和Chandra [70]，在哪里而风速是变化最大的变量。对于单侧通风(B.1.0.0, C.2.0.0)情况，采用: 在哪里是模拟窗口的光圈区域，和为建筑工地参考高度处的风速。在这种情况下，檐口高度被用作参考8。为计算带入口和出口的交叉通风(A.1.1.0, D.1.1.1, E.1.2.1, F.2.1.1, G.2.2.1)的流量，采用如下程序: 在哪里为流量系数，根据Swami和Chandra的说法，流量系数被设为0.62 [70),而和分别为跨进口和出口的压力系数差和进口和出口的平均面积。

3.结果与讨论

３.１.压力系数微分

压强系数的差穿过建筑开口是一个决定性的因素，它影响着空气流量及其通过建筑结构的速度。因此，我们对每7例进行了分析以评估通过减去在每个开幕的façades (F1, F2)根据图5.两个风向:0°和90°。在A.1.1.0, D.1.1.1, E.1.2.1, F.2.1.1, G.2.2.1情况下，走廊邻近的内壁有一个开口，使其能够进行交叉通风。在每一种情况下，在façade开口和内壁开口的中间都放置了一个读取点。这些点的位置如图黄色所示5.．在风向的情况下 那一号房间在迎风处，二号房间在下风处。当 那1号房间和2号房间在背风面。

图中的图表7.对比了不同情况下的压力系数差异。case A.1.1.0，根据图5.，有两个25h大小的开窗口:一个在外墙或façade上，另一个在靠近走廊的内墙上。在走廊的两端没有考虑开口。在两个房间时风向成角 那 根据式(18)几乎为0，说明façades、F1和F2几乎没有任何空气流动，这三个房间分别与房间1和房间2有关。然而，当 那的值房间1和房间2分别为0.02和−0.02。这些边际压差并不表明有可能出现大量的空气流动，这可能导致高的空气换率。因此，可以这样说，在给定的情况下，内墙的开口对自然通风是没有用的。

在这五个例子中，在风向上没有看到对压差的实质性影响 ．这是因为两个房间都是沿着流线布置的，因此都位于建筑的侧面。

带风向 那在D.1.1.1中，两个房间在façade和走廊墙壁上都有0.25小时的开口，走廊两侧的窗户都是开着的。在迎风的1号房间，明显增加了可以看到0.37。2号房间位于尾流带，具有主导负压，大约是0.07。在E.1.2.1 - 0.5 h的情况下，增加两个房间走廊墙壁的开口大小并不能帮助增加 ．事实上，房间1和房间2明显减少到0.22和0.06。在F.2.1.1中，与D.1.1.1相似，除了façade开孔尺寸增加了一倍达到0.5 h外挡风室1中的水平类似于D.1.1.1，0.37，而房间2的略微减少可在0.05时注意到。这个结果也没有改变在G.2.2.1的Leeward室，而在挡风室1中，是0.17。

从以上对比可以看出，走廊窗的开窗是必不可少的改进在给定条件下，在迎风室和背风室。同时，0.25 h或0.5 h的开孔尺寸也会影响在迎风的房间里。5种情况中，D.1.1.1的条件最好，迎风室和背风室的所有开口均为0.25 h。如F.2.1.1和G.2.2.1，将开口大小增加一倍，并没有为房间或风向提供更好的条件。

３．２．热的感觉

由于空气速度的增加有助于在一定条件下改善热感觉，如图中的图表8.勾勒出由此产生的风速和热感觉之间的关系。左图的轴线表示PMV标尺，右图的轴线表示房间内相关的平均风速。图中所示数据分别代表1号和2号房间在两个风向下的情况: 和 ．模型中的温度和相对湿度(28°C, 60%)代表了沙特阿拉伯湿热城市吉达的年平均情况。考虑生物气候图[71]，根据Fanger的模型，这种情况一般处于热舒适区边缘，PMV略暖，周围空气平静或不流动。显然，空气流速的增加降低了PMV水平，从而改善了热感觉。

图中的前两种情况8.， A.1.1.0和B.1.0.0的热感觉变化不明显，热感觉约为0.86，其原因是气流速度在0.00 ~ 0.03 m/s范围内非常低 和 那分别。C.2.0.0虽然是典型的单侧通风情况，但风速随风向略有增加 降低到0.12米/秒有助于降低约13%的热感觉。这主要是由于两个房间的façade开口面积增加了一倍。另外，在风向上 那没有明显变化，风速保持在0.03 m/s。

在接下来的四个案例中，由于两个因素的影响，可以看到明显的变化:走廊墙壁上的开口和走廊两侧的façade开口。在D.1.1.1 那房间1和房间2的PMV分别降至0.69和0.63。这也对应于空气速度分别增加到0.11和0.17。显然，2号房间受益于负压条件，因为它位于大楼的尾流区。为了 那两个房间的PMV和速度分别达到0.75和0.11。E.1.2.1的热感觉得到改善 ．与前一个情况相比，在这种情况下，走廊壁的开口加倍至0.5小时。在挡风室1中，由于0.25米/秒的空气速度，PMV约为0.50。此外，Leewark室2显示了0.58的PMV和0.20m / s的空气速度。PMV和空气速度都没有提出显着差异 ．

实验结果表明，1号房间的PMV最佳状态为0.02 在F.2.1.1中，façade和走廊壁开口分别为0.5 h和0.25 h。然而，该方法对2室的情况没有正面影响，其中PMV为0.76，空气流速为0.11 m/s。此外，两个房间的PMV都恶化了 那达到0.87，对应0.05 m/s。在G.2.2.1中，PMV值也显著降低，façade和走廊壁开口为0.5 h。在 条件下，房间1的PMV达到−0.26，进入微冷区。相应的速度增加到1.64 m/s，超过了建议的最大1.2 m/s，以避免吹纸[72］．背风2号室的情况与前一情况相似，在很大程度上与当时相似 ．表格3.根据PMV和空气速度，概述每个风向的每个房间的推荐条件。例E.1.2.1似乎是给定条件下非迎风情况的最佳条件。

3.3。换气率

换气率是反映卫生房质量水平的重要因素之一，不同情况下的模拟结果如图所示9.．该图说明了1号和2号房间在两个风向下的情况 和 ．如前所述，需要750m^3./ h新鲜空气摄入量，保持最少30米^3./ h每个人在课堂上。这占ACH的近3.6小时^－1．

在a .1.1.0情况下，单侧通风由朝向走廊的0.25小时内壁开口支撑，ACH值极低，小于1小时^－1可以被注意到 ．在…的情况下 那而ACH增加了近1.0 h^－1证明，相对于推荐量，这些值保持相当低。B.1.0.0没有看出显着差异，其中考虑了0.25小时翼展开口的典型单面通风。为了 那最高ACH为2.1 h^－1是迎风的1号房间，然后是1.7小时^－1．在同一情况下，两个房间都存在极其平静的条件 ．在C.2.0.0类似情况下，将开口面积增加到0.5 h后，1室的ACH达到4.2 1号和2号房间 ．下风的2号房间 比2.3相当低。然而，这些结果表明窗面积对单侧通风中的通风性能的影响。在Leeward室2处观察到异常 ．

以下四个案例展示了激活走廊开口的效果。在D.1.1.1中，façade和内壁开孔为0.25 h时，只有在 ;1号房间18.4小时^－1，房间2达到了9.0 h^－1．相反，与 那两个房间的价格都低于3.0。

增加内壁开口面积只改善了迎风1室的情况 ．1号和2号房间的ACH值为22.4 h^－1和7.4 h^－1,分别。两个房间都进一步恶化了 不仅在本案例中，而且在F.2.1.1和G.2.2.1的案例中也是如此。这使得这个选择不太实用的背风房间 ．此外，在F.2.1.1的情况下，该图呈现了29.1小时的最高水平^－1与 房间1。尽管façade的开口尺寸增加到0.5 h，但背风室2的ACH比D.1.1.1降低了30%。有趣的是，在相同的房间内，将内壁的大小增加到0.5小时以匹配façade壁后，这种下降又恢复了。迎风室1的ACH值约为28.2 h^－1．

根据以上观察，可以从表中得出结论4.提出的综合走廊开口与内墙开口相结合的概念对于房间条件是非常有效的 那尤其是迎风的房间。大的façade开口0.5小时或更长，单面通风是背风房间的最佳选择 ．

3．4．不同开场场景的比较

作为规划和操作指南，表5.概述了相对于各种分析参数，即PMV、空气速度和ACH的最优条件的排名。表格的结构是为了表明最好的三个条件，考虑到每个两个房间的三个参数，每个模拟风向。

唯一一个具有单面通风潜力的案例是C.2.0.0，用于背风房间 ．除了ACH外，这种情况与任何其他参数的第一个选项没有潜力。它重新出现作为Leeward室2的PMV和速度的第三种选择 ．案例G.2.2.1的风速(1.64 m/s)较高，PMV达到−0.26，但在迎风条件下，1号房间的风速(0.86 m/s)适中，PMV处于中性状态，与案例F.2.1.1相比，风速(1.64 m/s)较差。这主要是由于增加的空气速度超过1.2米/秒的不舒服的影响，造成一种吃水的感觉和飞纸。

图中的图表10比较不同的模拟模式在两个风向下的空气结果的年龄。传统的解决方案，如A.1.1.0、B1.1.0和C.2.0.0，呈现出几乎停滞的状况。然而，C.2.0.0表明在 ．显然，应避免空气龄大于500 s的情况下的配置，如A.1.1.0、B1.1.0和C.2.0.0 with A.1.1.0, B1.1.0和E.1.2.1 with ．在其他情况下，背风空间时 由于由唤醒区中的负压和沿着建筑物侧面的空气运动引起的气流，因此在350-450秒的范围内，在350-450秒的范围内。在同一情况下，迎风室在60-80秒的范围内呈现空气的年龄，这表明了高水平的空气质量。而且，对于 那在C.2.0.0, D.1.1.1, F.2.1.1和G.2.1.1的情况下，这两个房间的条件完全相同，当然也可以接受，其中空气龄约为200秒。

因此,考虑表5.结果如图所示10，值得一提的是，在走廊墙壁和建筑侧面提供开口，使走廊成为空气通道，有助于提高当地风能的被动式利用。常规工况B.1.0.0与G.2.1.1的差异表明，在风向相同的情况下，自然通风性能可以发生本质的变化。由于这个问题的复杂性，值得注意的是，对于建筑几何形状来说，风向的每个方向都应该被区别对待。每个场景提供不同的结果，影响某些舒适度参数。因此，在建议配置的建筑中，动态开窗场景可以帮助改善开窗的性能，提高卫生和舒适水平，特别是如果它们是根据风向动态操作和确定的。例如，一些场景可以在短时间内(如休息时间)实现高ACH，然后转换到另一个场景来改善热感觉。如果建筑管理系统(bms)能够控制开口的大小，并根据当地的风况进行编程，以在特定时期达到一定的舒适度，那么这些系统将会有很大的帮助。

4.结论

在双层走廊的教学楼中，常见的方法是单侧通风，因为在空气从迎风面进入而从背风面离开时，很难提供交叉通风。在这方面，本研究研究了改善教室建筑自然通风条件的潜力，考虑了不同的开窗方案，包括使用与房间相邻的自然通风走廊，以加强传统的单侧通风和提供交叉通风。考虑了不同的开口大小、风向和房间位置。该分析调查了改善热感觉、空气速度和空气变化率的潜力。在炎热潮湿的天气条件下进行了模拟。研究结果可为建筑设计师和运营商提供决策支持，以决定与本研究中使用的通用模型具有相似特征的建筑的开放场景。在这些模型中，除了走廊开口，façade和内墙开口可以达到房间高度的0.5。

结果发现，没有一个单一的开放场景可以在任何时候适用于所有façades。这意味着每个façade都暴露在特定的风条件下，开口应该进行动态设计和管理，或许可以借助BMS来适应，从而达到最佳效果。采用低技术改造后，ACH显著增加，在某些情况下可达典型单侧通风情况的14.5倍。此外，建筑外部和内部façades上压力系数分布的增强有助于提高入口和出口之间的风速。与典型模型相比，这使得热感觉有了实质性的改善。未来教室设施的设计应该超越对主动机械系统的依赖，考虑低技术和高科技解决方案之间的协同作用，以实现用户舒适度。自然通风是影响居住者生理和心理健康的诸多因素之一，因此应优先考虑其他因素。在早期设计阶段，风力工程师的参与是必要的。特别是空气传播疾病造成的严重危险，需要不断交换室内空气。进一步的研究可以有效地探索不同建筑高度、结构和气候条件(包括不同风向)的可能解决方案。 Considering the sheltering effect of other structures in further studies is also an essential step in developing better decision support for cross-ventilation.

数据可用性

用于支持本研究结果的模拟数据可根据要求从通讯作者处获得。

的利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

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