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建筑自然通风的多解现象与潜力分析

阳丽娜  
【摘要】:空调技术发展以后,自然通风的价值一度被人们忽略,但能源危机、封闭式空调带来的室内空气品质和居民健康问题以及全球可持续发展的需求,使得自然通风重新得到科学家和其他相关人员的高度重视。合理的利用自然通风,不仅不消耗能源,而且能提供新鲜清洁的自然空气,改善室内空气品质,满足人们对舒适健康室内环境的需求。但现代城市和建筑的发展,使得自然通风的利用比在传统建筑中更加复杂,这种复杂性一方面表现在建筑功能更加复杂、形式更加多样,而人们对建筑室内气流环境要求更高;另一方面表现在人们对室内热环境要求更高,不同的气候条件下,能否使用自然通风不像以前那么简单了。因此,本文以自然通风的规律机理及其在中国的应用潜力研究为题,对推动自然通风技术在中国的应用,进而对建筑可持续发展,对改善人们生活环境都具有理论和实际意义。 本文首先指出了本研究课题的学术背景及理论与实际意义,回顾了自然通风的理论研究进展和应用实例,介绍了自然通风的基本规律机理研究方法和自然通风潜力分析方法。 复杂的多区建筑,气流的多解现象和通风模式多样性已经受到许多研究者的关注。本文针对不同高度的两区四风口建筑的通风模式和气流分布进行了详细的理论分析,运用多区气流流动模型MIX加以比较分析,并运用计算流体力学软件Fluent进行了模拟,分析模拟结果吻合较好。分析模拟结果表明,当两区建筑高度不同时,将出现三种不同流态,同一控制条件下还会出现多解现象和不稳定解。分析模拟结果可对建筑防火和环境设计提供参考依据和理论支持。 本文对湖南省9个城市165栋普通居民住宅的通风和热环境情况进行了主观问卷调查,对收集的住宅室内通风与热环境数据及其背景资料进行了分析和归纳,并对一种类型的建筑进行了实测。测试调查结果表明,建筑结构、窗户类型、周围微环境对居民住宅的自然通风有一定影响;同时表明,ASHRAE标准中的自然通风建筑的冬季舒适区温度对于湖南省住宅偏高,我们有必要建立适合于我国居民生理特点的热舒适标准和通风舒适区。 最后,本文提出了自然通风潜力分析评估系统的框架和模型的建立方法,并根据中国8个城市的典型气象数据加以应用分析。这种分析框架和模型经过完善可以在其它城市加以应用,从而得到全国自然通风潜力评估体系。评估结果可以作为建筑能耗估计的依据之一,也是建立新的通风标准、规范的重要参考。


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