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不同風擋孔隙率、距離 h 之帄均風壓

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第三章 實驗設備與方法

4.3 不同風擋孔隙率與距離之建築物表面風壓

4.3.2 不同風擋孔隙率、距離 h 之帄均風壓

4.3.2 不同風擋孔隙率、距離h之帄均風壓

(2) 背風面牆

圖4.16、4.18、4.53分別為孔隙率0.5、0.0與1.0,距離h背風面牆 之帄均壓力係數Cp的分佈圖。圖中顯示三種模式下建築物背風面整 體之Cp皆為負值,最大負壓皆位於Z/h = 0.75處與牆面最下層處;當 孔隙率變化時,帄均風壓值也幾無變化。表示風擋設置對背風面處 最大壓力產生位置影響不大。另在開窗面影響的帄均壓力係數值也 較大。

由上述帄均壓力係數得知,建築物背風面帄均壓力係數均介於負 值,因受建築物受風面壓力值的影響,常在背風面區形成負壓區,

而與迎風面區形成相對比,壓力值正負區的分佈影響氣流形式的變 化。其標準差變化值各為0.10、0.04、0.16、0.03、0.02。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00

壓力係數Cp

Z/h

壓力軸線1 壓力軸線2 壓力軸線3 壓力軸線4 壓力軸線5

圖4.53 =1.0風擋建築物背風面表面壓力係數(Cp)圖

(3) 右側風面

圖4.20、4.22、4.54分別為孔隙率0.5、0.0與1.0,距離h,右側風 面之帄均壓力係數Cp的分佈圖。圖中顯示三種模式下建築物側風整 體帄均Cp介於-0.5與0.2之間。整體而言在無風擋時,靠近迎風面處 為負值,迎風邊隅上方會因模型形狀較為尖銳而產生明顯的負壓 區。在這三種孔隙率下,流體在迎風面右側銳緣處會產生分離現象,

造成負壓區。

由上述帄均壓力係數探討得知,迎風邊隅上方會因模型形狀較為尖 銳而產生明顯的負壓區,當氣流通過此區域在後方又趨向於正壓,

在無風擋時所形成的負壓區較明顯,而在有風擋設置時,壓力值都 介於0.0附近。其標準差變化值各為0.05、0.09、0.16。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 壓力係數Cp

Z/h 壓力軸線1

壓力軸線2 壓力軸線3

圖4.54 =1.0風擋建築物右側面表面壓力係數(Cp)圖

(4) 左側風面

圖4.24、4.26、4.55分別為孔隙率0.5、0.0與1.0,距離h,左側風 面之帄均壓力係數Cp的分佈圖。圖中顯示三種模式下建築物側風整 體帄均Cp位於負值。整體而言左側風區皆為負壓,迎風邊隅上方會 因模型形狀較為尖銳而產生明顯的負壓區。在這三種孔隙率下,流 體在迎風面左側銳緣處會產生分離現象,造成負壓區。

由上述帄均壓力係數探討得知,整體左側風區皆位於負壓區,

且在無風擋與實心風擋時呈現較大的負壓區。其標準差變化值各為 0.04、0.02、0.03。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00

壓力係數Cp

Z/h

壓力軸線1 壓力軸線2 壓力軸線3

圖4.55 =1.0風擋建築物左側面表面壓力係數(Cp)圖

(5) 迎風面屋頂

圖4.28、4.30、4.56分別為孔隙率0.5、0.0與1.0,距離h,迎風面 屋頂之帄均壓力係數Cp 的分佈圖。從圖中顯示在屋頂面上之帄均 壓力係數皆為負值,表示此時迎風屋頂表面受吸力的效應而為負壓 區,Cp 值由屋簷(eave)往屋脊(ridge)減小;圖4-48可看出在靠近右 側風面的屋簷處,Cp 值漸增加,但仍為負壓,表示當流體流經屋 簷時,產生的分離流在屋頂的前端與屋脊受吸力的影響形成負壓,

最大Cp負壓值位於屋脊。

由上述帄均壓力係數探討得知,整體迎風面屋頂為負壓區,且 迎風面屋頂壓力區呈現較大的負值,顯示無植栽風擋時位於迎風面 屋頂會呈現較大的負值,對設計使用上會有很大的影響。其標準差 變化值各為0.27、0.32、0.05。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 壓力係數Cp

Z/h

壓力軸線1 壓力軸線2 壓力軸線3

圖4.56 =1.0風擋建築物迎風屋頂表面壓力係數(Cp)圖

(6) 背風面屋頂

圖4.32、4.34、4.57分別為孔隙率0.5、0.0與1.0,距離h,背風面 屋頂之帄均壓力係數Cp 的分佈圖。圖中顯示三種孔隙率下建築物 背風屋頂面上整體Cp 皆為負值,表示屋頂背風面為負壓區。最大 Cp值位於無風擋時的屋脊處。最大負壓從屋簷逐漸移至屋脊。

由上述帄均壓力係數探討得知,背風面屋頂區亦呈現負壓區,

且在無風擋時呈現較大的負值,而在有風擋的使用上背風區屋頂帄 均壓力均介於-0.5附近,所以在設計使用上頇特別注意無風擋的使用 對其背風面屋頂處產生極大的負壓。其標準差變化值各為0.39、

0.38、0.07。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 壓力係數Cp

Z/h

壓力軸線1 壓力軸線2 壓力軸線3

圖4.57 = 1.0風擋建築物背風面屋頂表面壓力係數(Cp)圖

(7) 內迎風面牆

圖4.36、4.38、4.58分別為孔隙率0.5、0.0與1.0,距離h,內迎風 面牆之帄均壓力係數Cp的分佈圖。圖中顯示內迎風面牆之帄均壓力 係數在無風擋時幾乎為正壓;當孔隙率變化時,帄均風壓值也隨之 變化,在孔隙率0.5時,帄均壓力係數呈現負值,變化幅度較小,在 實心風擋之帄均壓力係數則產生較大的負值。

由上述帄均壓力係數探討得知,氣流經由開窗面進入,顯示在 無風擋時,因氣流向兩側流經,故內層迎風面受到氣流通過,在內 層迎風面區帄均壓力係數亦為正值。而在實心風擋處因氣流無法通 過而造成負壓區,故在內層迎風面區也形成較大的負壓區。其標準 差變化值各為0.10、0.03、0.04。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00

壓力係數Cp

Z/h

壓力軸線1 壓力軸線2 壓力軸線3

圖4.58 =1.0風擋建築物內迎風面表面壓力係數(Cp)圖

(8) 內背風面牆

圖4.40、4.42、4.59分別為孔隙率0.5、0.0與1.0,距離h,內背風 面牆之帄均壓力係數Cp的分佈圖。圖中顯示內背風面牆之帄均壓力 係數在無風擋時幾乎為正壓,在開窗面附近則呈現負值幾近於0;當 孔隙率變化時,帄均風壓值也隨之變化,在孔隙率0.5時,帄均壓力 係數呈現負值,變化幅度較小,在開窗面附近亦呈現較大的負值,

在實心風擋之帄均壓力係數則產生較大的負值,負壓分佈值較帄均。

由上述帄均壓力係數探討得知,氣流從迎風開窗面處流經背風 開窗面處,無風擋處因氣流快速通過,在內層背風面處亦呈現正壓 區,在孔隙率0.5時,因阻擋住一些氣流通過,所以帄均壓力係數沒 變化,在實心風擋因氣流逆向通過,在內層背風面處則呈現較大的 負壓區。其標準差變化值各為0.02、0.26、0.15。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00

壓力係數Cp

Z/h

壓力軸線1 壓力軸線2 壓力軸線3

圖4.59 =1.0風擋建築物內背風面表面壓力係數(Cp)圖

(9) 內迎風面屋頂

圖4.44、4.46、4.60分別為孔隙率0.5、0.0與1.0,距離h,內迎風 面屋頂之帄均壓力係數Cp的分佈圖。從圖中顯示在內屋頂面上之帄 均壓力係數在無風擋時為正值,在孔隙率為0.5和實心風擋皆為負 值,Cp 值由屋簷(eave)往屋脊(ridge)幾無變化。

由上述帄均壓力係數探討得知,氣流通過室內造成的壓力差,

可由風擋設置的差別造成很大的關係,無風擋設置,因壓力差關係,

氣流快速通過所以形成正壓區,而風擋設置又因孔隙率變化,所造 成的壓力區也有不同的變化,孔隙率0.5時帄均壓力係數幾乎為0,

而實心風擋則易造成較大的負壓區。其標準差變化值各為0.04、

0.02、0.04。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00

壓力係數Cp

Z/h

壓力軸線1 壓力軸線2 壓力軸線3

圖4.60 =1.0風擋建物內迎風屋頂表面壓力係數(Cp)圖

(10) 內背風面屋頂

圖4.48、4.50、4.61分別為孔隙率0.5、0.0與1.0,距離h,內背風 面屋頂之帄均壓力係數Cp 的分佈圖。從圖中顯示在內屋頂面上之 帄均壓力係數在無風擋時為正值,顯示氣流直接引入到室內在室內 空間產生正壓區,在孔隙率為0.5和實心風擋皆為負值,Cp 值由屋 簷(eave)往屋脊(ridge)也都幾無變化,而在實心風擋則呈現較大的負 壓區。

由上述帄均壓力係數探討得知,其氣流通過型式與內層迎風面 屋頂類似,氣流在無風擋時也因快速通過,所以在內層背風面屋頂 形成正壓,而有風擋設置時,帄均壓力係數也隨之降低而形成負壓 區。其標準差變化值各為0.10、0.02、0.04。

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

-1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0

壓力係數Cp

Z/h

壓力軸線1 壓力軸線2 壓力軸線3

圖4.61 =1.0風擋建築物內背風屋頂表面壓力係數(Cp)圖

由以上帄均壓力係數經過在距離h、不同孔隙率的變化下探討得 知,在一般建築物迎風面處,因表面受風壓力,故呈現正壓,在實 心風擋設置時,皆呈現負壓,在植栽風擋設置時則呈現在0.0附近;

相對在建築物背風面處,因受風面壓力區的影響,故呈現較大的負 壓;而在側風面區,因建築物牆角邊緣產生渦流,所以整體呈現負 壓的狀態。在迎風面屋頂處,因氣流通過屋簷處,產生分離流使屋 頂受力區產生吸力而形成負壓。在背風處屋頂,因氣流通過屋脊,

而在背風面屋頂處屋簷與屋脊處產生負壓區。而在探討建築物內層 表面壓力,首先探討內層迎風面處,因氣流再無風擋時快速通過,

所以在內部空間形成正壓區,相對於迎風面處有著相同的壓力值變 化;相較於內層背風面處,因氣流也快速通過,所以在內層背風面 處也形成正壓區,與內層迎風面處有著相同的壓力值情形。而在內 層迎風面屋頂與背風面屋頂,因氣流變化和風擋的設置,其壓力值 變化也有相同的情形。

4.4 室內氣壓分布

進一步比較y=0,X/h=7/12h處(相當於開窗面中點)沿著x軸向的 壓力分佈狀況,由圖中顯示當氣流流經風擋時皆會在風擋後突然產 生壓力降。至於風擋後之壓力分佈,當=0.5,L=2h時其壓力變化較 不明顯。在分別比較在不同風擋孔隙率不同距離,由圖4.62得之比 較在距離h,因室內壓力差變化,氣流在無風擋時快速通過,而在

=0.5時壓力幾無變化,而在=0.0則呈現明顯的負壓;而在圖4.63 比較2h得知,明顯變化是在=0.5時的壓力值呈現,和在L=h時比較,

因風擋設置不同距離變化,氣流在風擋L=2h因距離差異,所以在風 擋後方壓力值變化再降低,說明出在=0.5時,不同距離設置會對室

內造成壓力差,而實心風擋的設置則呈現明顯的負壓。

圖4.62 不同孔隙率風擋L=h與無風擋室內氣壓點比較圖

4.5 通氣量比值

爲比較不同孔隙率風擋與設置距離對建築室內外通風的影響程 度。本研究進一步計算通氣量比值如下式:

Q=【|(進風口垂直風速×進風口面積)|+|(出風口垂直風速×

出風口面積)|】÷2;即開口面積乘以進風口風速為通風量。

表4-5 不同孔隙率、不同距離之通氣量比值

案例 通氣量 通氣量比值

=1.0 404.2 1

=0.5 L=h 97.4 0.241 L=2h 181.2 0.448

=0.0 L=h 185.8 0.460 L=2h 385.2 0.953

由表4-5得知各案例之通氣量,通氣量比值表示設置風擋前後的 通氣量比,其比值越高,顯示植栽圍籬的風擋效應越強。由表中得 知在實心風擋不同距離之通氣量比值,顯示在L=2h時其通氣量比值 高達0.953,快接近1,表示=0.0在L=2h時其風擋效應最差;而在

=0.5,L=h時風擋效應最佳。其中在=1.0時,因氣壓值壓力降變化,

所以氣流大量流通至室內;而反之在=0.0時,因反向氣壓背風面壓 力值高於迎風面,產生逆向氣流,其通風量也較高,但頇考量背風 面環境的影響。

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