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陕西省三类气候条件下自然通风的应用策略研究

林俊峰  
【摘要】:建筑节能是世界建筑发展的一个基本趋势,自然通风可以在不消耗能源的情况下降低室内温度,带走潮湿气体,减少建筑能耗,同时更大限度地为人们提供健康舒适的室内环境,近年来得到研究人员的广泛关注。但自然通风受到当地气象、地理条件等因素的影响,其可靠性和稳定性很难保证,自然通风的设计仍没有可供参考的法规、标准以及不同气候区的自然通风潜力数据等,因此,自然通风的研究应用是一个亟待攻关的课题。 由于我国地域广阔,南北跨越严寒、寒冷、夏热冬冷、温和和夏热冬暖多个气候带,各个地区的气候、资源、环境等相差较大,经济文化发展水平也不平衡。故建筑节能具有很强的区域性,不能照搬其它地区的节能对策,只有根据其地区气候适应性原则找出正确的节能途径。在这样大背景下,本文针对陕西省三类气候条件,分别对住宅建筑和公共建筑的节能措施及自然通风对公共建筑室内热环境的影响进行探索和研究。 由于冬夏两季建筑热过程有很大不同,冬季采暖、夏季空调和自然通风对外窗的要求不同,故如何兼顾不同气候区冬季采暖、夏季空调与自然通风模式并存的使用情况成为本文重点。本文以外窗对建筑能耗的影响为出发点,利用DeST能耗模拟软件,针对陕西省三类气候特征,从三方面分别定量分析了外窗对典型公共建筑和居住建筑的能耗影响规律。首先,分析不同通风模式对室内热环境和能耗的影响。对公共建筑提出在三类气候区下,夜间通风对建筑节能起到良好的效果;对住宅建筑提出在三类气候区下,住宅住户对窗户的调节行为能改变住宅室内热环境,即影响住宅建筑能耗。其次,分析了在不同气候区下,窗墙比对典型公共建筑和住宅建筑能耗的影响规律,根据其气候特征提出了合理的窗墙比取值方法。最后,本文分析了三类气候区下,外窗气密性与典型公共建筑和住宅建筑室内基础室温和能耗的关系,得出了随着外窗气密性的升高,年能耗逐渐减小,且外窗气密性等级和能耗呈线性关系。同时,本文利用CFD模拟软件,分析了在热压作用下,自然通风对公共建筑室内热环境的影响,得出了房间的热分层高度、室内温度场和速度场的分布规律和特点及对通风口大小的优化。 本文的研究结果对陕西省三类气候条件下住宅建筑和公共建筑外窗的节能设计和改造起着一定的指导作用。在节能设计中,应充分考虑各因素的影响,从而寻找出既经济又节能的措施。为完善陕西省低能耗建筑自然通风应用设计体系奠定基础;同时,作为评价不同气候区自然通风潜力依据,对全面推进我国自然通风应用研究工作的深入开展奠定基础。


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