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低层住宅建筑的节能设计
特别说明 本美国国家标准 (ANS) 是在 ASHRAE 的主持下制定的国家自愿共识标准。美国国家标准协会 (ANSI) 将共识定义为“直接和实质受影响的利益类别达成的实质性协议。这意味着超过简单多数的同意，但不一定是一致同意。共识要求考虑所有观点和反对意见，并努力解决它们。” 遵守本标准是自愿的，除非法律管辖区通过立法强制遵守。ASHRAE 通过其国家和国际成员、相关协会的参与和公众审查获得共识。ASHRAE 标准由专门为编写标准而任命的项目委员会制定。项目委员会主席和副主席必须是 ASHRAE 的成员；虽然其他委员会成员可能是也可能不是 ASHRAE 成员，但所有人都必须具备标准主题领域的技术资格。我们尽一切努力平衡所有项目委员会的利益。应联系 ASHRAE 标准高级经理，以便 a. 解释本标准的内容；b. 参与下次标准审查；c. 提出建设性批评意见以改进标准；或 d. 获得重印标准部分内容的许可。
低层多户住宅空气泄漏测试
图 179. 15 英里/小时风速下泄漏路径和区域的压力差异 ............................................................................. 269 图 180. 烟囱、风和排气通风的综合影响 ............................................................................................. 271 图 181. 年度平均单元渗透：明尼阿波利斯平衡通风 ............................................................................. 274 图 182. 外部泄漏除以渗透 ............................................................................................................. 278 图 183. 从外部进入单元的气流百分比：明尼阿波利斯平衡通风 ............................................................. 280 图 184. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量（千卡） ............................................................................. 280 图 185. 年度走廊空间供暖用电量（千瓦时） ............................................................................................. 281 图 186. 年度住宅单元制冷用电量（千瓦时） ............................................................................................. 281 图 187. 住宅单元的 EUI (kBtu/ft 2 ) ...................................................................................................... 282 图 188. 住宅单元的 EUI 与基线的差异 (kBtu/ft 2 ) ........................................................................................ 282 图 189. 整栋建筑的 EUI (kBtu/ft 2 ) ........................................................................................................ 283 图 190. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异 (kBtu/ft 2 ) ........................................................................................ 284 图 191. 年平均单元渗透率：明尼阿波利斯连续排气通风 ............................................................................. 285 图 192. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 288 图 193. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 290 图 194. 住宅单元年度空间供暖燃气使用量 (千卡) ........................................................................................ 290 图 195. 年度走廊空间供暖电使用（kWh）................................................................................................ 291 图 196. 年度住宅单元制冷用电量（kWh）........................................................................................ 291 图 197. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ）...................................................................................................... 292 图 198. 住宅单元 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ）............................................................................................. 292 图 199. 整个建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ）............................................................................................................. 293 图 200. 整个建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ）............................................................................................. 294 图 201. 年度平均单元渗透率：明尼阿波利斯间歇性排气通风............................................................................. 294外部泄漏除以渗透量 ...................................................................................................................... 298 图 203. 从外部进入单元的气流百分比 ...................................................................................................... 300 图 204. 住宅单元年度空间供暖燃气使用量（千卡） ...................................................................................... 300 图 205. 走廊年度空间供暖用电量（千瓦时） ............................................................................................. 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量（千瓦时） ............................................................................................. 301 图 207. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................................. 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异(kBtu/ft 2 ) .......................................................................................... 304 图 211. 年度平均单元渗透率：西雅图平衡通风 ........................................................................................ 305 图 212. 外部泄漏除以渗透率 ........................................................................................................ 309 图 213. 从外部进入单元的气流百分比：西雅图平衡通风 ...................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量（千英热单位） ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI (kBtu/ft 2 ) ............................................................................................................. 313 图 218. 住宅单元 EUI 与基线的差异 (kBtu/ft 2 ) ................................................................................ 313 图 219. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ）........................................................................................................ 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ）...................................................................................... 315 图 221. 年平均单位渗透率：西雅图连续排气通风 ............................................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单位的气流百分比 ............................................................................................................. 321图 204. 住宅单元年度空间供暖燃气使用量（千卡） .............................................................................. 300 图 205. 走廊空间供暖年度用电量（千瓦时） ........................................................................................ 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量（千瓦时） ............................................................................................. 301 图 207. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................. 304 图 211. 年度平均单元渗透率：西雅图平衡通风 ................................................................ 305 图 212. 外部泄漏除以渗透 .......................................................................................................... 309 图 213. 从外部流入单元的气流百分比：西雅图平衡通风 ........................................................ 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量（千卡） ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 313 图 218. 住宅单元 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 314 图220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ）...................................................................... 315 图 221. 年平均单元渗透率：西雅图连续排气通风 ........................................................................ 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321图 204. 住宅单元年度空间供暖燃气使用量（千卡） .............................................................................. 300 图 205. 走廊空间供暖年度用电量（千瓦时） ........................................................................................ 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量（千瓦时） ............................................................................................. 301 图 207. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................. 304 图 211. 年度平均单元渗透率：西雅图平衡通风 ................................................................ 305 图 212. 外部泄漏除以渗透 .......................................................................................................... 309 图 213. 从外部流入单元的气流百分比：西雅图平衡通风 ........................................................ 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量（千卡） ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 313 图 218. 住宅单元 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 314 图220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ）...................................................................... 315 图 221. 年平均单元渗透率：西雅图连续排气通风 ........................................................................ 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321走廊空间年度供暖用电量（千瓦时） ...................................................................................................... 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量（千瓦时） ...................................................................................................... 301 图 207. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ...................................................................................................... 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 304 图 211. 年度平均单元渗透：西雅图平衡通风 ............................................................................................. 305 图 212. 外部泄漏除以渗透 ............................................................................................................................. 309 图 213. 来自外部的气流百分比单位：西雅图平衡通风 ...................................................................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量（千卡） .............................................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖电力使用量（千瓦时） ...................................................................................................... 312 图 216. 年度住宅单元制冷电力使用量（千瓦时） ...................................................................................................... 312 图 217. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................................. 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 313 图 219. 整个建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................................. 314 图 220. 整个建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 315 图 221. 年度平均单元渗透率：西雅图连续排气通风........................... 316 图 222. 外部泄漏量除以渗透量 ...................................................................................................... 319 图 223. 从外部进入装置的气流百分比 .............................................................................................. 321走廊空间年度供暖用电量（千瓦时） ...................................................................................................... 301 图 206. 住宅单元年度制冷用电量（千瓦时） ...................................................................................................... 301 图 207. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ...................................................................................................... 302 图 208. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 302 图 209. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................................. 303 图 210. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 304 图 211. 年度平均单元渗透：西雅图平衡通风 ............................................................................................. 305 图 212. 外部泄漏除以渗透 ............................................................................................................................. 309 图 213. 来自外部的气流百分比单位：西雅图平衡通风 ...................................................................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量（千卡） .............................................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖电力使用量（千瓦时） ...................................................................................................... 312 图 216. 年度住宅单元制冷电力使用量（千瓦时） ...................................................................................................... 312 图 217. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................................. 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 313 图 219. 整个建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................................. 314 图 220. 整个建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 315 图 221. 年度平均单元渗透率：西雅图连续排气通风........................... 316 图 222. 外部泄漏量除以渗透量 ...................................................................................................... 319 图 223. 从外部进入装置的气流百分比 .............................................................................................. 321整个建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ）......................................................................................................... 303 图 210. 整个建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ）......................................................................................... 304 图 211. 年度平均单元渗透率：西雅图平衡通风 ......................................................................................... 305 图 212. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 309 图 213. 从外部进入单元的气流百分比：西雅图平衡通风 ......................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量（千英热单位） ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ........................................................................................... 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） .............................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................. 315 图 221. 年平均单元渗透率：西雅图连续排气通风 ............................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ......................................................................................................... 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321整个建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ）......................................................................................................... 303 图 210. 整个建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ）......................................................................................... 304 图 211. 年度平均单元渗透率：西雅图平衡通风 ......................................................................................... 305 图 212. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 309 图 213. 从外部进入单元的气流百分比：西雅图平衡通风 ......................................................................... 311 图 214. 年度住宅单元空间供暖燃气使用量（千英热单位） ............................................................................. 311 图 215. 年度走廊空间供暖用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 216. 年度住宅单元制冷用电量（千瓦时） ............................................................................................. 312 图 217. 住宅单元的 EUI（kBtu/ft 2 ） ........................................................................................... 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） .............................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ............................................................................................. 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................. 315 图 221. 年平均单元渗透率：西雅图连续排气通风 ............................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ......................................................................................................... 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321........................................................................................... 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） .............................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ................................................................................................ 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................. 315 图 221. 年平均单元渗透率：西雅图连续排气通风 ............................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321........................................................................................... 313 图 218. 住宅单元的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） .............................................................................. 313 图 219. 整栋建筑的 EUI（kBtu/ft 2 ） ................................................................................................ 314 图 220. 整栋建筑的 EUI 与基线的差异（kBtu/ft 2 ） ............................................................................. 315 图 221. 年平均单元渗透率：西雅图连续排气通风 ............................................................................. 316 图 222. 外部泄漏除以渗透率 ............................................................................................................. 319 图 223. 从外部进入单元的气流百分比 ............................................................................................. 321
使用 NIST 和 TPU 空气动力学数据库对孤立低层建筑的屋顶压力统计数据进行严格评估
摘要：屋顶压力统计数据是 ASCE 风荷载设计条款的基础，通常通过边界层 (BL) 风洞测试获得。然而，人们已经认识到一个长期存在的问题——不同 BL 风洞报告的结果不一致。请注意，这些 BL 风洞测试往往遵循标准设置，使用既定的仪器和设备测量缩小的建筑模型上的流量和压力，并使用通用方法处理数据。导致报告的压力统计数据存在不可忽略的差异的主要因素是什么？考虑到风洞数据在作为 CFD 工具验证的参考案例方面的作用越来越大，必须严格评估现有的风洞压力数据，并深入了解风工程界的这一突出问题。这项工作将重点关注 NIST 和 TPU 气动数据库中存档的模拟 BL 流入的孤立低层建筑模型的选定案例的屋顶压力数据的时间序列。结果包括瞬时压力、平均和 RMS 表面压力的直方图，以及由 Gumbel 模型根据屋顶上的压力抽头位置和风向估计的峰值压力。我们希望找出风洞测试中导致结果差异的主要因素，并帮助解决这一问题。关键词：风洞测试、数据不一致、NIST 气动数据库、TPU 气动数据库 1.简介 风洞测试创建了一个受控的、理想的、模拟的边界层流动条件，并使用缩放的建筑模型来重现感兴趣的风结构相互作用。对于风荷载试验，主要测量量包括局部表面压力和/或总力和力矩，以及模型所受的流入特性（风速剖面、湍流水平和频谱）。边界层风洞试验极大地促进了风荷载设计。然而，风洞试验结果的不一致性一直是风工程界公认的长期问题。例如，对来自六个著名风洞实验室的风压数据的变异性进行了比较，得出结果的变异系数在 10% 到 40% 之间（Fritz 等人，2008 年）。风洞结果的差异可以归因于风荷载测量和估计的多个方面。风洞可能受到实现 ABL 风的全光谱的能力限制（由于物理尺寸和缺少粗糙度细节而切断大尺度和小尺度的湍流结构）、相对较低的 Re 数范围以及与特定设备相关的不确定性。就低层建筑模型而言，高度与边界层气动粗糙度（H/z 0 Jensen 数）的比率在实用上非常具有挑战性。建筑特征和表面纹理难以建模，这可能会极大地影响表面的关键流动分离、重新附着和涡流发展
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用来表示平均速度剖面相似性的无量纲参数是 h/zo 比值，即对数速度剖面中建筑物高度与粗糙度长度之比。然而，正确模拟低层建筑模型屋檐高度周围高度的全尺度湍流强度的重要性也需要强调，因为波动压力系数和峰值压力系数对这个参数有很强的依赖性，而平均压力对这个参数的依赖性较弱，但很重要。只有当风洞中模拟的边界层正确模拟了低层建筑模型整个高度及以上的大气高湍流内表面层时，湍流强度的相似性才会在 h/zo 相等的情况下实现。湍流长度尺度也需要尽可能与模型几何尺度相匹配，尽管在制作足够大尺度以适应低层建筑实际施工所需的 1/50 到 1/300 几何尺度方面存在困难。然而，结果表明，只要湍流尺度（通常用于主要涡流尺寸）比建筑尺寸大几倍，就可以放宽这一标准。ii,”.. i 2.4、流动模式和 M4n 压力分布
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用来表示平均速度剖面相似性的无量纲参数是 h/zo 比值，即对数速度剖面中建筑物高度与粗糙度长度之比。然而，正确模拟低层建筑模型屋檐高度周围高度的全尺度湍流强度的重要性也需要强调，因为波动压力系数和峰值压力系数对这个参数有很强的依赖性，而平均压力对这个参数的依赖性较弱，但很重要。只有当风洞中模拟的边界层正确模拟了低层建筑模型整个高度及以上的大气高湍流内表面层时，湍流强度的相似性才会在 h/zo 相等的情况下实现。湍流长度尺度也需要尽可能与模型几何尺度相匹配，尽管在制作足够大尺度以适应低层建筑实际施工所需的 1/50 到 1/300 几何尺度方面存在困难。然而，结果表明，只要湍流尺度（通常用于主要涡流尺寸）比建筑尺寸大几倍，就可以放宽这一标准。ii,”.. i 2.4、流动模式和 M4n 压力分布
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用来表示平均速度剖面相似性的无量纲参数是 h/zo 比值，即对数速度剖面中建筑物高度与粗糙度长度之比。然而，正确模拟低层建筑模型屋檐高度周围高度的全尺度湍流强度的重要性也需要强调，因为波动压力系数和峰值压力系数对这个参数有很强的依赖性，而平均压力对这个参数的依赖性较弱，但很重要。只有当风洞中模拟的边界层正确模拟了低层建筑模型整个高度及以上的大气高湍流内表面层时，湍流强度的相似性才会在 h/zo 相等的情况下实现。湍流长度尺度也需要尽可能与模型几何尺度相匹配，尽管在制作足够大尺度以适应低层建筑实际施工所需的 1/50 到 1/300 几何尺度方面存在困难。然而，结果表明，只要湍流尺度（通常用于主要涡流尺寸）比建筑尺寸大几倍，就可以放宽这一标准。ii,”.. i 2.4、流动模式和 M4n 压力分布
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用来表示平均速度剖面相似性的无量纲参数是 h/zo 比值，即对数速度剖面中建筑物高度与粗糙度长度的比值。但是，还需要强调正确模拟低层建筑模型屋檐高度周围高度的全尺度湍流强度的重要性，因为波动压力系数和峰值压力系数与该参数有很强的依赖性，而平均压力与该参数的依赖性较弱，但很重要。只有当风洞中模拟的边界层正确模拟了低层建筑模型整个高度及以上的大气高湍流内表面层时，湍流强度相似性才会在 h/zo 相等的情况下实现。湍流长度尺度也需要尽可能与模型几何尺度相匹配，尽管在制作足够大的尺寸以适应低层建筑实际施工所需的 1/50 到 1/300 几何尺度方面存在困难。然而，结果表明，只要湍流尺度（通常用于主要涡流尺寸）比建筑尺寸大几倍，就可以放宽这一标准。 i i",.. i 2.4 、流动模式和流体压力分布
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用来表示平均速度剖面相似性的无量纲参数是 h/zo 比值，即对数速度剖面中建筑物高度与粗糙度长度之比。然而，正确模拟低层建筑模型屋檐高度周围高度的全尺度湍流强度的重要性也需要强调，因为波动压力系数和峰值压力系数对这个参数有很强的依赖性，而平均压力对这个参数的依赖性较弱，但很重要。只有当风洞中模拟的边界层正确模拟了低层建筑模型整个高度及以上的大气高湍流内表面层时，湍流强度的相似性才会在 h/zo 相等的情况下实现。湍流长度尺度也需要尽可能与模型几何尺度相匹配，尽管在制作足够大尺度以适应低层建筑实际施工所需的 1/50 到 1/300 几何尺度方面存在困难。然而，结果表明，只要湍流尺度（通常用于主要涡流尺寸）比建筑尺寸大几倍，就可以放宽这一标准。ii,”.. i 2.4、流动模式和 M4n 压力分布