建筑室内污染物扩散模拟与控制

D01:10.133741.isml00103x.2007.s2.092 第29卷增刊2 北京科技大学学报 Vol.29 SuppL 2 2007年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2007 建筑室内污染物扩散模拟与控制 马飞 罗海亮2)谢慧)张淼 1)北京科技大学土木与环境工程学院北京1000832)北京工业大学建筑工程学院.北京100022 摘要对建筑室内香料污染物扩散的控制方法进行了研究.分析了香料污染物产生的根源和扩散特性.制定了分区控制、 先收集后处理的控制策略.设计了排气柜排风系统.基于数值模拟优化了排风系统参数.确定了最优风道流速56~ 6.0m·81.实测结果表明，采用分区控制污染源.利用排气柜收集污染物是控制香料污染物扩散的有效方式，香料污染物收 集率达90%以上. 关键词计算流体力学：室内污染物：排风系统：污染控制 分类号TU119:TU834 香料是食品工业中调配食品香精的主要原料， 制污染源为此制定了如下方案：分区控制不同污染 目前多采用化学合成的方法制取.但在香料合成过 源，收集香料污染物，通过吸收装置集中处理，无味 程中产生出具有一定香味的刺激性极强的污染物， 后排入大气.本文重点研究香料污染物的扩散特 统称为香料污染物.香料污染物比重轻，扩散力强， 点、污染物的收集及其控制. 其对建筑室内环境乃至建筑周围环境造成了破坏， 为实现污染源的分区控制以及香料污染物的收 影响了人们的生活舒适性和身体健康，因此必须对 集，在室内工作台上设计了密闭排气柜，排气柜单侧 产生的香料污染物加以控制.本文选择某香料化学 出口尺寸为3.4m×0.6m(长×高，上接直径为 研究中心为例，以室内香料污染物为研究对象，运用 250mm的排风管道汇集，进入废气吸收装置.新增 CFD软件分析气流组织对香料污染物扩散的影响， 排气柜后香料合成室的物理结构如图1所示，风道 在此基础上提出有效的控制措施. 编号：靠窗侧从左至右为PIPE1、PPE3,靠门侧从 1 物理模型 左至右为PIPE2、PIPE4.窗由左至右命名为： WIN1.WIN2.WIN3.室内有办公桌1张和电脑3 某香料化学研究中心整个建筑室内非常规气味 台，人员3人.排气柜结构参数和通风系统工作参 严重超标，己波及到周边环境，影响到附近居民的正 数通过香料污染物扩散的数值模拟获得. 常生活，特别是秋天季节，室外空气流动性强受影 响区域更大.经调研分析，弥漫周围空气中的非常 规气味主要来自该建筑室内香料合成室，其主要成 分为香料污染物. 香料合成室位于该建筑的五层，空间大小为 8.8m×7.5m×42m(长×宽×高)，在外墙上开有 三个窗户，窗上装有换气扇与大气相通，每窗最大开 图1香料合成室物理结构示意图 启面积为2×0.5m×1.8m(个数×长×高)，门开向 走廊，其尺寸为1.5m×21m(长×高).室内设有 物理模型的简化 两排工作台，用于调配香料.室内换气主要靠窗户、 (1)将排气柜的壁厚设定为200mm.这样的设 门以及窗式换气扇.在香料合成过程中生成的挥发 定对室内的气流组织和污染物的扩散影响较小，而 性香料污染物直接通过门窗散发到楼内和室外，污 且从计算时间和收敛速度上都能达到较好的效果. 染了空气.因此要控制香料污染物的扩散，必须控 (2)合成室的密闭性良好，不考虑漏风情况，认 收稿日期：2007-10-20 为空气只能从指定区域流入或流出室内. 基金项目：“十一五国家科技支撑计划：建筑室内污染物控制与改 (3)将电脑看成合成热源，把办公桌上的其它 善(No.2006BAJ02A10 相对较小的热源累加到电脑热源上，设定值为150 作者简介：马飞(1968一)，男，教授，博士

建筑室内污染物扩散模拟与控制 马 飞1) 罗海亮2) 谢 慧1) 张 淼1) 1) 北京科技大学土木与环境工程学院, 北京 100083 2) 北京工业大学建筑工程学院, 北京 100022 摘 要 对建筑室内香料污染物扩散的控制方法进行了研究.分析了香料污染物产生的根源和扩散特性, 制定了分区控制、 先收集后处理的控制策略.设计了排气柜排风系统, 基于数值模拟优化了排风系统参数, 确定了最优风道流速 5.6 ～ 6.0 m·s -1.实测结果表明, 采用分区控制污染源, 利用排气柜收集污染物是控制香料污染物扩散的有效方式, 香料污染物收 集率达 90 %以上. 关键词 计算流体力学;室内污染物;排风系统;污染控制 分类号 TU 119 ;TU 834 收稿日期:2007-10-20 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划:建筑室内污染物控制与改 善( No .2006BAJ 02A10) 作者简介:马 飞( 1968—) , 男, 教授, 博士 香料是食品工业中调配食品香精的主要原料, 目前多采用化学合成的方法制取 .但在香料合成过 程中产生出具有一定香味的刺激性极强的污染物, 统称为香料污染物.香料污染物比重轻, 扩散力强, 其对建筑室内环境乃至建筑周围环境造成了破坏, 影响了人们的生活舒适性和身体健康, 因此必须对 产生的香料污染物加以控制.本文选择某香料化学 研究中心为例, 以室内香料污染物为研究对象, 运用 CFD 软件分析气流组织对香料污染物扩散的影响, 在此基础上提出有效的控制措施. 1 物理模型 某香料化学研究中心整个建筑室内非常规气味 严重超标, 已波及到周边环境, 影响到附近居民的正 常生活, 特别是秋天季节, 室外空气流动性强, 受影 响区域更大 .经调研分析, 弥漫周围空气中的非常 规气味主要来自该建筑室内香料合成室, 其主要成 分为香料污染物 . 香料合成室位于该建筑的五层, 空间大小为 8.8 m ×7.5 m ×4.2 m( 长×宽×高), 在外墙上开有 三个窗户, 窗上装有换气扇与大气相通, 每窗最大开 启面积为2 ×0.5 m ×1.8 m(个数×长×高), 门开向 走廊, 其尺寸为 1.5 m ×2.1 m( 长×高) .室内设有 两排工作台, 用于调配香料.室内换气主要靠窗户 、 门以及窗式换气扇.在香料合成过程中生成的挥发 性香料污染物直接通过门窗散发到楼内和室外, 污 染了空气.因此, 要控制香料污染物的扩散, 必须控 制污染源, 为此制定了如下方案 :分区控制不同污染 源, 收集香料污染物, 通过吸收装置集中处理, 无味 后排入大气.本文重点研究香料污染物的扩散特 点 、污染物的收集及其控制 . 为实现污染源的分区控制以及香料污染物的收 集, 在室内工作台上设计了密闭排气柜, 排气柜单侧 出口尺寸为 3.4 m ×0.6 m( 长 ×高), 上接直径为 250 mm 的排风管道汇集, 进入废气吸收装置.新增 排气柜后香料合成室的物理结构如图 1 所示, 风道 编号 :靠窗侧从左至右为 PIPE1 、PIPE3, 靠门侧从 左至右 为 PIPE2 、PIPE4 .窗 由左 至右 命名 为: WIN1 、WIN2 、WIN3 .室内有办公桌 1 张和电脑 3 台,人员 3 人.排气柜结构参数和通风系统工作参 数通过香料污染物扩散的数值模拟获得. 图1 香料合成室物理结构示意图 物理模型的简化: ( 1) 将排气柜的壁厚设定为 200 mm .这样的设 定对室内的气流组织和污染物的扩散影响较小, 而 且从计算时间和收敛速度上都能达到较好的效果. ( 2) 合成室的密闭性良好, 不考虑漏风情况, 认 为空气只能从指定区域流入或流出室内. ( 3) 将电脑看成合成热源, 把办公桌上的其它 相对较小的热源累加到电脑热源上, 设定值为 150 第 29 卷 增刊 2 2007 年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.29 Suppl.2 Dec.2007 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2007.s2.092

Vol.29 Suppl 2 马飞等：建筑室内污染物扩散模拟与控制 17。 W.考虑到普通人员的散热，将人员的散热量设定 组分方程： 为58W,不考虑人体散湿.同时，将办公桌设定为 绝热物体. div(c-div(D.g)(4) a (4)不考虑白炽灯的形状和散热的影响，也不 湍动黏度： 考虑实验仪器、书架等的影响. A=C号 (5) (5)窗上方装有四个换气扇，均已损坏，不予以 考虑. k方程 (6)合成室的工作人员是不走动的，也不考虑 a ck)k:) at axi ++ 一些突发的外在因素 G十G-PE-YM+Sk (6) 网格划分如图2所示，网格数量为64X84×30 个. e方程： ape)oevi) de] (a) Oxi GwE(Gx+CxG)-C2+S (7) 式中，x;代表三个垂直坐标轴坐标：U:为x;方向的 速度i=1,23;P为空气密度；U为xj方向的速 度，=1,2,3：P为空气压力：4为空气层流动力黏 (b) 度：B为空气热膨胀系数；T为参考温度；T为空 气温度：：为方向重力加速度；H为空气比定压 焓值；入为空气导热系数：cp为空气比定压热容；cs 为组分s的体积分数：D,为组分s的扩散系数：S: 为系统内部单位时间内单位体积通过化学反应产生 的组分s的质量，即生产率；C为量纲为1的常数： G为平均速度梯度引起的湍动能k的产生项，G 为浮力引起的湍动能k的产生项，YM为可压湍流 中脉动扩张的贡献，C1e、C2:、C3为经验常数，和 o:分别是与湍动能k和耗散率e对应的Prandtl数 图2网格划分示意图.(a)一z平面：(b)1一y平面 SH、Sk和S:为源项9 标准k一ε模型很好地解决湍流核心区的流动， 2数学模型 而壁面区的流动变化较大特别是在粘性底层，流动 建筑室内的气流组织形式基本上是湍流流动， 几乎是层流，湍流应力几乎不起作用，故采用壁面函 故选用三维的N一S方程作为控制方程4，并采用 数法处理近壁面问题.同时，利用有限体积法将控 标准k一飞模型建立封闭的控制方程组一). 制方程离散化，并用基于SIM PLEST算法上的数值 连续方程： 方法解决数学问题101？. apUi) dxi 二0 (1) 3边界条件 动量方程： (1)风管末端的边界条件：在风管的末端设置 aeU apU:Ui.=一 ap 一个入口边界，并设定向上的速度，代表管道中的流 axi axj 速. u (2)门窗的边界条件：考虑主导风向的影响，在 + +Bgi(Tner-T) (2) 前期的模拟过程中，尽量不考虑自然通风的影响，门 能量方程 处于关闭状态，窗的边界则设定为压力开口，相对压 a0里+0HU= ∂λaH 力设定为100Pa. axj cp Ox闭 +SH (3 (3)墙壁的边界条件：将室内的所有墙壁均视

W .考虑到普通人员的散热, 将人员的散热量设定 为58W, 不考虑人体散湿.同时, 将办公桌设定为 绝热物体 . (4) 不考虑白炽灯的形状和散热的影响, 也不 考虑实验仪器、书架等的影响 . ( 5) 窗上方装有四个换气扇, 均已损坏, 不予以 考虑 . (6) 合成室的工作人员是不走动的, 也不考虑 一些突发的外在因素 . 网格划分如图 2 所示, 网格数量为 64 ×84 ×30 个. 图 2 网格划分示意图.( a) y-z 平面;( b) x-y 平面 2 数学模型 建筑室内的气流组织形式基本上是湍流流动, 故选用三维的 N -S 方程作为控制方程[ 1-4] , 并采用 标准 k-ε模型建立封闭的控制方程组[ 5-7] . 连续方程: ( ρUi) x i =0 ( 1) 动量方程: ρUi t + ρUiUj xi =- P xj + xj μ Ui x j + Uj xi +ρβgi( T ref -T ) ( 2) 能量方程: ρH t + ρHUj xj = xj λ cp H xj +SH ( 3) 组分方程: ( ρcs) t +div( ρUcs) =S s +div( Dsgrad( ρcs)) ( 4) 湍动黏度: μt =ρCμ k 2 ε ( 5) k 方程: ( ρk ) t + ( ρkUi) xi = xj μ+ μt σk k xj + Gk +Gb -ρε-Y M +Sk ( 6) ε方程 : ( ρε) t + ( ρεUi) xi = xj μ+ μt σε ε xj + G1ε ε k ( Gk +C3εGb) -C2ερ ε2 k +Sε ( 7) 式中, xi 代表三个垂直坐标轴坐标;Ui 为 xi 方向的 速度, i =1, 2, 3 ;ρ为空气密度;Uj 为 x j 方向的速 度, j =1, 2, 3 ;P 为空气压力;μ为空气层流动力黏 度 ;β 为空气热膨胀系数 ;Tref为参考温度 ;T 为空 气温度;gi 为 xi 方向重力加速度;H 为空气比定压 焓值 ;λ为空气导热系数;cp 为空气比定压热容;cs 为组分 s 的体积分数;Ds 为组分 s 的扩散系数;S s 为系统内部单位时间内单位体积通过化学反应产生 的组分 s 的质量, 即生产率 ;Cμ为量纲为 1 的常数; Gk 为平均速度梯度引起的湍动能 k 的产生项, Gb 为浮力引起的湍动能 k 的产生项, Y M 为可压湍流 中脉动扩张的贡献, C1ε、C2ε、C3ε为经验常数, σk 和 σε分别是与湍动能k 和耗散率ε对应的 Prandtl 数, SH 、Sk 和Sε为源项[ 8-9] . 标准 k -ε模型很好地解决湍流核心区的流动, 而壁面区的流动变化较大, 特别是在粘性底层, 流动 几乎是层流, 湍流应力几乎不起作用, 故采用壁面函 数法处理近壁面问题 .同时, 利用有限体积法将控 制方程离散化, 并用基于 SIM PLEST 算法上的数值 方法解决数学问题[ 10-12] . 3 边界条件 ( 1) 风管末端的边界条件 :在风管的末端设置 一个入口边界, 并设定向上的速度, 代表管道中的流 速 . ( 2) 门窗的边界条件 :考虑主导风向的影响, 在 前期的模拟过程中, 尽量不考虑自然通风的影响, 门 处于关闭状态, 窗的边界则设定为压力开口, 相对压 力设定为 100 Pa . ( 3) 墙壁的边界条件 :将室内的所有墙壁均视 Vol.29 Suppl.2 马 飞等:建筑室内污染物扩散模拟与控制 · 17 ·

。18” 北京科技大学学报 2007年增刊2 为绝热边界. Probe value XLIA 0031929 4 数值模拟及分析 Average value 0.045195 41排气柜风道流速的确定 分区控制、排气柜排风为控制污染物扩散的主 要途径.若排气柜风量不足，则香料污染物由排气 柜中扩散出来造成污染物失控.下面通过数值模 拟的方法确定最优风道流速. (a) Probe value 不同工况下的模拟结果表明，当排气柜风道流 XLIA 0.046444 009000 Average value 速取值如表1所示时基本控制了污染物向排气柜 0.031270 外的扩散. 表1风道最优流速值 风道编号 PIPEI PIPE2 PIPE3 PIPE4 风速(m。) 5.6 60 56 60 490r (b) Probe value 最优风道流速下，排气柜的四个出口断面污染 XLIA 0.012830 Average value 物的浓度分布如图3所示.其中，在y=0.8,2.7, 0900 0033750 7.9m的出口断面上，扩散出的香料污染物很少，其 体积分数均在12.5%以下.在y=60m的出口断 面上，可以发现污染物的浓度过大，体积分数最大值 己达到28%，其原因是：在建立物理模型的时候将 这个排气柜中的污染物放到了距边缘10cm处（其 (c 它污染物至少距边缘20cm),在实际操作中，不会 Probe value XLIA 0.005964 有这种情况出现.总之，香料污染物的扩散基本得 Avernge value 0.025436 到控制. 42清洗水池的处理 在排风柜排风系统试运行阶段，对室内污染物 进行了检测，污染物浓度大幅降低，但一段时间后室 内刺激性气味仍然过浓，经调查发现污染物来自室 90 (d) 内的清洗水池，是在清洗器具时残留的废液散发的 清洗水池的位置紧靠操作工作台，为此提出如下措 图360m's1风速下排气柜出口断面污染物浓度分布.(a)y 施：对排气柜的结构重新进行设计，密闭水池四周， =0.8m(b)y=27m(c)y=60m(d)y=7.9m 收集废气，在一侧留有可开闭的操作口，操作口面积 为1.5m×0.6m(长×高)，如图4所示. 43改进后的室内污染物浓度分布 排风系统经改进后，排气柜的五个出口断面污 染物的浓度分布如图5所示.可以发现，除上文中 提到的污染源位置问题，造成在y=6.0m的出口 断面处污染物的浓度过大外，其它出口断面大部分 区域的污染物体积分数均能控制在6.3%以下，极 图4改进后香料合成室物理结构示意图 微小的区域的污染物浓度会高一些，但体积分数也 图6为改进后室内香料污染物扩散流线图图 不会超过15%.改进后的排风系统投入使用后，经 实测，室内平均体积分数仅为1.7%.因此，改进后 中以6个污染源64条流线的方式形象、直观地描述 的排气柜排风系统有效地控制香料污染物的扩散， 了污染物的主要扩散状况.在没有任何排风设施的 其浓度已符合要求. 情况下，香料污染物很快扩散到室内整个空间，甚至

为绝热边界. 4 数值模拟及分析 4.1 排气柜风道流速的确定 分区控制、排气柜排风为控制污染物扩散的主 要途径 .若排气柜风量不足, 则香料污染物由排气 柜中扩散出来, 造成污染物失控 .下面通过数值模 拟的方法确定最优风道流速. 不同工况下的模拟结果表明, 当排气柜风道流 速取值如表 1 所示时, 基本控制了污染物向排气柜 外的扩散 . 表 1 风道最优流速值 风道编号 PIPE1 PIPE2 PIPE3 PIPE4 风速/ (m·s -1 ) 5.6 6.0 5.6 6.0 最优风道流速下, 排气柜的四个出口断面污染 物的浓度分布如图 3 所示.其中, 在 y =0.8, 2.7, 7.9 m 的出口断面上, 扩散出的香料污染物很少, 其 体积分数均在 12.5 %以下 .在 y =6.0 m 的出口断 面上, 可以发现污染物的浓度过大, 体积分数最大值 已达到 28 %, 其原因是 :在建立物理模型的时候, 将 这个排气柜中的污染物放到了距边缘 10 cm 处( 其 它污染物至少距边缘 20 cm), 在实际操作中, 不会 有这种情况出现.总之, 香料污染物的扩散基本得 到控制. 4.2 清洗水池的处理 在排风柜排风系统试运行阶段, 对室内污染物 进行了检测, 污染物浓度大幅降低, 但一段时间后室 内刺激性气味仍然过浓, 经调查发现污染物来自室 内的清洗水池, 是在清洗器具时残留的废液散发的 . 清洗水池的位置紧靠操作工作台, 为此提出如下措 施:对排气柜的结构重新进行设计, 密闭水池四周, 收集废气, 在一侧留有可开闭的操作口, 操作口面积 为 1.5 m ×0.6 m(长 ×高), 如图 4 所示 . 4.3 改进后的室内污染物浓度分布 排风系统经改进后, 排气柜的五个出口断面污 染物的浓度分布如图 5 所示.可以发现, 除上文中 提到的污染源位置问题, 造成在 y =6.0 m 的出口 断面处污染物的浓度过大外, 其它出口断面大部分 区域的污染物体积分数均能控制在 6.3 %以下, 极 微小的区域的污染物浓度会高一些, 但体积分数也 不会超过 15 %.改进后的排风系统投入使用后, 经 实测, 室内平均体积分数仅为 1.7 %.因此, 改进后 的排气柜排风系统有效地控制香料污染物的扩散, 其浓度已符合要求. 图 3 6.0 m·s -1 风速下排气柜出口断面污染物浓度分布.( a) y =0.8 m;(b) y =2.7 m;( c) y =6.0 m;( d) y =7.9 m 图 4 改进后香料合成室物理结构示意图 图 6 为改进后室内香料污染物扩散流线图, 图 中以 6 个污染源 64 条流线的方式形象、直观地描述 了污染物的主要扩散状况.在没有任何排风设施的 情况下, 香料污染物很快扩散到室内整个空间, 甚至 · 18 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 2

Vol.29 Suppl.2 马飞等：建筑室内污染物扩散模拟与控制 19。 XLIA Probe value Probe value XLIA 0.032525 0.947647 Avernge情e 0.023577 (a) Probe value 图6改进后室内污染物扩散流线图 XLIA 0.033583 Average value 0.022226 5结论 (1)采用分区控制、排气柜排风是控制香料污 染物扩散的有效方式.分区控制防止了各污染源之 间交叉影响，排气柜排风系统一方面抑制污染物的 (b) 扩散另一方面集中收集污染物，以便后续处理. Probe value XLIA 0.025943 (2)优化了排气柜排风系统参数.香料污染物 Average value 0.018501 扩散特性、排气柜门开度以及风道流速之间存在合 理的匹配关系，通过数值计算获得了排气风道的最 佳流速5.6-6.0ms (3)实测结果表明，污染物收集率达到90%以 上，满足了使用要求. (©) Probe value 参考文献 000000 Average value 0.006406 I]VargaS.Oliveira A C.Ventilation terminals for use with light pipes in buildings:a CFD study.Appl Therm Eng 2000.20. 1743 [习徐玉党，张莉。利用气流数值模拟讨论通风房间内的空气品 质.计算力学学报，2004.21(3)：374 【到吴猛，胡桂林，樊建人，等.住宅室内空气污染物排放的三维 大涡数值模拟.浙江大学学报（工学版），2006.40(6)：986 Probe value XLIA 0.031542 【9张智力，张旭。污染物大气扩散数值模拟中伪扩散的控制.同 Average value 济大学学报，2004,32(1)：35 0.026617 00 【习孙在，黄震，王嘉松.室内空气流动的直接数值模拟.上海交 通大学学报，2007.41(5)：677 【(胡平放，蔡芬。气流组织形式对室内空气环境影响的数值模 拟.华中科技大学学报（城市科学版），2006.23(2)：28 【刀张俊杰，任雁秋。室内污染物换气过程的数值模拟.包头钢铁 (e) 学院学报.2006.25(3)：265 [网王岳人，徐光，刘字钏，等.控制住宅内有害气体的排气能耗 图5改进后排气柜出口断面污染物浓度分布.(a)=Q8m 分析.沈阳建筑大学学报（自然科学版），2006.22(6：955 (b)y=2 7 m (c)y=6.0m;(d)y=7.9m:(e)x=6.4m [身王福军.计算流体动力学分析一CD软件原理与应用.北京： 清华大学出版社，2004 扩散到室外.增设排气柜排风系统后，64条流线全 【10赵彬，李先庭，彦启森.暖通空调气流组织数值模拟的特殊 部进入排气风道，全部的污染物几乎都能及时有效 性.暖通空调，2004,3411)：122 地得到收集由排气风道送入吸收装置处理达到了 【1川刘志泉。基于多区域网络模型室内空气流动及污染物传播数 有效控制. 值模树学位论丸.哈尔滨：哈尔滨工业大学，2005 【12陶文铨.数值传热学.西安：西安交通大学出版社，2001

图 5 改进后排气柜出口断面污染物浓度分布.( a) y =0.8 m; ( b) y =2.7 m;( c) y =6.0 m;( d) y =7.9 m;( e) x =6.4 m 扩散到室外 .增设排气柜排风系统后, 64 条流线全 部进入排气风道, 全部的污染物几乎都能及时有效 地得到收集, 由排气风道送入吸收装置处理, 达到了 有效控制 . 图 6 改进后室内污染物扩散流线图 5 结论 ( 1) 采用分区控制 、排气柜排风是控制香料污 染物扩散的有效方式.分区控制防止了各污染源之 间交叉影响, 排气柜排风系统一方面抑制污染物的 扩散, 另一方面集中收集污染物, 以便后续处理 . ( 2) 优化了排气柜排风系统参数 .香料污染物 扩散特性 、排气柜门开度以及风道流速之间存在合 理的匹配关系, 通过数值计算获得了排气风道的最 佳流速 5.6 ～ 6.0 m·s -1 . ( 3) 实测结果表明, 污染物收集率达到 90 %以 上, 满足了使用要求. 参 考 文 献 [ 1] Varga S , Oliveira A C .Ventilation t erminals for use w ith light pipes in buildings:a CFD study .Appl Therm Eng, 2000, 20: 1743 [ 2] 徐玉党, 张莉.利用气流数值模拟讨论通风房间内的空气品 质.计算力学学报, 2004, 21( 3) :374 [ 3] 吴猛, 胡桂林, 樊建人, 等.住宅室内空气污染物排放的三维 大涡数值模拟.浙江大学学报( 工学版) , 2006, 40( 6) :986 [ 4] 张智力, 张旭.污染物大气扩散数值模拟中伪扩散的控制.同 济大学学报, 2004, 32( 1) :35 [ 5] 孙在, 黄震, 王嘉松.室内空气流动的直接数值模拟.上海交 通大学学报, 2007, 41( 5) :677 [ 6] 胡平放, 蔡芬.气流组织形式对室内空气环境影响的数值模 拟.华中科技大学学报( 城市科学版) , 2006, 23( 2) :28 [ 7] 张俊杰, 任雁秋.室内污染物换气过程的数值模拟.包头钢铁 学院学报, 2006, 25( 3) :265 [ 8] 王岳人, 徐光, 刘宇钏, 等.控制住宅内有害气体的排气能耗 分析.沈阳建筑大学学报( 自然科学版) , 2006, 22( 6) :955 [ 9] 王福军.计算流体动力学分析—CFD 软件原理与应用.北京: 清华大学出版社, 2004 [ 10] 赵彬, 李先庭, 彦启森.暖通空调气流组织数值模拟的特殊 性.暖通空调, 2004, 34( 11) :122 [ 11] 刘志泉.基于多区域网络模型室内空气流动及污染物传播数 值模拟[ 学位论文] .哈尔滨:哈尔滨工业大学, 2005 [ 12] 陶文铨.数值传热学.西安:西安交通大学出版社, 2001 Vol.29 Suppl.2 马 飞等:建筑室内污染物扩散模拟与控制 · 19 ·

。20。 北京科技大学学报 2007年增刊2 Indoor pollutant diffusion control and simulation in building MA Fei,LUO Hailiang?,XIE Hui,ZHANG Miao) 1)Civil and Environmental Engineering School,University of Science and Techmlogy Beijng.Beijing 100083.Chim 2)Collge of Architectue and Civil Engineering.Beijng University of Technology,Beijing 100022.China ABSTRACT The method to cont rol diffusion of indoor perfume pollutants in building was studied.Production source and diffusion characteristic of perfume pollutants were discussed.The control plan was proposed that pol lution sources were isolated separately and then pollutants were collected.The exhaust system was designed. The optimal flw velcity in pipeline was obtained to be 5.6-60m'sbased on numerical simulation.Test results proved that more than 90%of perfume pollutants were trapped and the method was an effective way to control the diffusion of perfume pollutants. KEY WORDS comput ational fluid dynamics (CFD);indoor pollutant;exhaust system;pollution control

Indoor pollutant diffusion control and simulation in building MA Fei 1) , LUO Hailiang 2) , X IE Hui 1) , ZHANG Miao 1) 1) Civil and Environment al Engineering S chool, Uni versit y of Science and Tech nology Beijing, Beijing 100083, C hina 2) College of Architectu re and Civil Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100022, China ABSTRACT The method to control diffusion of indoo r perfume pollutants in building w as studied .Production source and diffusion characteristic of perfume pollutants were discussed .The control plan w as proposed that pol￾lution sources w ere isolated separately and then pollutants were collected .The exhaust system was designed . The optimal flow velocity in pipeline w as obtained to be 5.6 -6.0 m·s -1 based o n numerical simulation .Test results proved that more than 90 %of perfume pollutants were trapped and the method w as an effective w ay to control the diffusion of perfume pollutants . KEY WORDS computational fluid dynamics ( CFD) ;indoor pollutant ;ex haust sy stem ;pollution control · 20 · 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 2