基于Airpak的某建筑工地活动板房室内热环境数值模拟分析

基于Airpak的某建筑工地活动板房室内热环境数值模拟分析

王珑钧

烟台业达国际人才集团有限公司  山东省烟台市  264004

摘要：以某建筑工地活动板房为研究对象，为探究室内是否为舒适性达标的环境，主要应用Airpak软件构建物理模型，进行网格划分及计算，并通过模拟结果分析，判断某建筑工地活动板房室内热环境的实际情况，从而提出相应的改善措施，旨在促进活动板房的热舒适性符合要求。

关键词：Airpak软件；建筑工地活动板房；室内热环境；数值模拟

建筑工程活动板房由于其构造特点，具有较强的地域气候特征，室内环境质量容易受到外热环境的影响。因此，人们加大建筑工程活动板房室内热环境实测和评价分析力度，并借助Airpak软件进行数值模拟分析，为我国各个区域建筑工程活动板房的设计和改造提供有力的数据支持，不断提高活动板房室内热环境的舒适度。

1Airpak软件的应用

Airpak是面向工程师、建筑和设计人员的应用与HVAC领域的专业软件，能够更加精准模拟通风系统的空气流动和品质、传热和舒适度等问题，从而在某建筑工程活动板房室内热环境数值模拟分析中应用，能够有效提高活动板房设计水平，减少设计风险，节约成本。Airpak软件实际应用中能够迅速建模，主要基于“object”建模方式，主要包含房间、人体、通风孔、隔板和墙壁等多种模型，同时具有自动的网格划分功能，较强的结算功能。因此，本文开展某建筑工程活动板房室内热环境分析主要选择Airpak软件进行数值模拟分析，提高活动板房设计改造质量和效率[1]。

2某建筑工地活动板房室内热环境数值模拟分析

2.1确定初始条件

某建筑工地活动板房顶棚设计贴有保温材料，认为其和周围环境之间无热交换，其壁温就是环境问题。本文选择夏季活动板房室内热环境进行数值模拟分析，室内负荷主要来自照明负荷。模型中，由于四周都是建筑内墙，顶棚认为是绝热的，参照《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）的规定。夏季热舒适范围为：温度24-28摄氏度，相对湿度为40-70%；冬季热舒适范围为，温度18-24摄氏度，湿度不大于60%。

2.1物理模型

活动板房尺寸为10×6×3.5（m），在建模过程中建成长方体模型，为了减少网格数和计算工作量，忽视活动板房形状上的细节，采用简单的直线组合成计算用的模型。活动板房室内右侧墙体中间设置柜式空调，送风量为每小时1600m3，送风温度为25摄氏度，送风速为每秒0.2m。工作人员在活动板房内主要保持坐姿状态开展活动，从而在计算中选择人员静坐状态，忽略人体对外做功。某建筑工地活动板房室内物理模型如图1所示，包含8个办公工位。

图1：某建筑工地活动板房物理模型

2.2网格划分

模型应用六面体非结构网络，各个轴向方向节点之间的间距小于最大尺寸的1/20，针对灯具、计算机等热源、进回风口实行局部加密，更加充分展现出活动板房室内的气流组织变化。保证大部分网格Face Alignment以及 Quality接近1，从而有效提高数值模拟分析结果的精准性。

2.3数值模拟结果分析

结合活动板房室内0.6米和1.5米高度温度场分布图像结果进行分析，如图2所示，明显发现室内温度场分布在人体和计算机等热远处的温度大约为32摄氏度，接近空调区域温度较低，而人体舒适温度在23-28摄氏度之间，明显发现活动板房室内温度大于该温度值，室内舒适度不佳。

图2：某建筑工程活动板房温度场

活动板房的速度场大多数处于-0.2-0.2m/s，接近空调区域风速最高，大于0.3m/s，而夏季风速小于0.3m/s时属于舒适风速，小于0.2m/s时属于最舒适风速。活动板房位于0.6和1.5米高度的风速处于人体舒适范围。另外，常规活动板房室内办公区域的PPD值相对较高，大于20%，而某建筑工地活动板房室内大多数区域的PPD值在40%左右，尤其在1.5米高的位置能够达到65%，温度高并且风速低，该区域工作人员舒适度较低，同时活动板房人员赶工区域的PMV值较高，在1.5米高度位置，PMV值大于1.5，远远超出了人体舒适度指标，造成办公人员不满意百分比升高[2]。

3建筑工地活动板房室内热环境改善措施

结合相关数据调查分析，某建筑工程施工人员平均每日工作时长为9小时，大多数施工人员从事重度体力劳动，在居住环境恶劣的条件下对工作人员的休息时间和睡眠质量带来较大影响，在很大程度上降低建筑工程施工质量和效率，从而借助Airpak针对某建筑工地活动板房室内热环境数值模拟分析，结合分析结果，提出相应的改善措施。

首先，建筑工程活动板房设计和改造过程中，不断强化通风，针对实测活动板房室内的观察，发现部分窗户密封，降低室内通风效果，可以适当增加排风扇，有效加快活动板房室内气流速度，促进人体蒸发散热，并且在一定程度上降低室内相对湿度。

然后，遮阳降温。活动板房窗户都布设窗帘，但是仅仅能够防止太阳通过窗户辐射，但是针对墙体承受的太阳辐射无法阻止。因此，合理设置遮阳板，有效减少活动板房外壁面接受的太阳辐射，降低活动板房墙体内壁面温度，从而有效降低室内空气温度，具有良好的遮阳降温效果。

最后干燥剂除湿。综合考虑建筑工地活动板房轻便、低成本的特点，为了有效降低室内环境湿度，可以选择干燥剂、生石灰洒在室内闲置的位置。干燥剂无毒无味，价格低廉，具有良好的除湿效果。另外，建筑工程活动板房搭建过程中，根据建筑工程施工现场条件，尽可能选择背阴、朝向较好的位置建造活动板房，同时有效改良围护结构材料的热工性能，在周边借助植被，改善活动板房室内外环境，为工作人员提供更加舒适的休息空间。

结语：我国建筑行业迅速发展，大量临时建筑应用于永久性建筑物施工建设中，而活动板房被广泛运用与建筑工地的办公和居住，从而需要人们更多关注活动板房室内热环境实测分析，借助Airpak软件进行数值模拟分析，进一步保证活动板房室内热环境处于人体舒适性指标范围内。

参考文献：

[1]戎传亮. 基于Airpak软件的工作室室内热环境数值模拟[J]. 洁净与空调技术,2021(2):50-53.

[2]李晨韵,范越,徐擎,等. 基于平衡环境型房间量热计的房间工况数值模拟与验证[J]. 上海计量测试,2022,49(2):39-44,48-48.