重庆自然通风建筑室内热环境实测与模拟分析

论文摘要

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。本文首先从风压、热压、风压和热压共同作用以及机械辅助作用下的自然通风三个方面分析了自然通风的作用原理,然后对其有利于居住健康、热舒适和降温节能的功能进行了概述。接着通过对《中国建筑热环境分析专用气象数据集》的整理,得到了各季度和全年的风玫瑰图,并结合重庆的地理、气候环境,了解了重庆地区的自然通风潜力,分析了各环境变量与热舒适区域的关系,初步得到了重庆地区的自然通风热舒适区域。为了研究重庆地区自然通风在改善室内热环境方面的作用,本文采用现场测试与计算机模拟相结合的方法,对重庆地区的四个实验点进行了现场测试,得到了在不同门窗开启状态下的室内外温湿度、风速等基础数据。利用该基础数据,结合经过验证的数值模拟软件,对重庆地区如何通过建筑布局更好的利用自然通风来改善室内热环境进行了分析。通过对不同建筑户型的模拟,分析了不同工况下的室内压力场、温度场、速度场及PMV、PPD的分布,得出了一些适合于重庆地区利用自然通风改善室内热环境的具体措施。本文对评价室内热环境质量优劣的参数进行了说明,并利用PMV修正模型作为分析依据,根据规范、重庆地理气候结合实测和模拟的结果寻找了不同气流速度时,达到可接受的室内热环境的温、湿度上限,简要分析了不同气流速度对可接受的温、湿度的影响。此外,根据本文的调研问卷结果显示,居民关注住宅自然通风问题,对于相关设计也寄予厚望,而根据本文的研究说明自然通风对改善室内热环境具有效果,因此,在能源消耗日益加大,能源日益紧张的今天,在重庆地区对于风资源的利用需要深入开发潜力,加强研究。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 自然通风的研究方法
• 1.2.2 自然通风的研究内容
• 1.2.3 自然通风应用技术
• 1.3 存在问题
• 1.4 本文研究方法和主要研究内容
• 2 自然通风的作用原理及功能概述
• 2.1 自然通风的作用原理
• 2.1.1 风压作用下的自然通风
• 2.1.2 热压作用下的自然通风
• 2.1.3 风压和热压同时作用下的自然通风
• 2.1.4 机械辅助作用下的自然通风
• 2.2 自然通风的功能概述
• 2.2.1 自然通风与居住健康
• 2.2.2 自然通风与热舒适
• 2.2.3 自然通风与降温节能
• 2.3 本章小结
• 3 重庆自然通风的利用分析
• 3.1 重庆地理气候特征及自然通风设计需求
• 3.1.1 地理、气候环境
• 3.1.2 重庆风力资源
• 3.1.3 自然通风设计需求
• 3.2 重庆的自然通风热舒适区域
• 3.2.1 热舒适评价指标及ASHRAE 舒适区
• 3.2.2 气流速度对热舒适区域的影响
• 3.2.3 重庆的自然通风热舒适区域
• 3.3 本章小结
• 4 重庆自然通风室内热环境实测
• 4.1 普通建筑通风实测
• 4.1.1 室内温度趋于稳定的时间探索
• 4.1.2 实验测试方案
• 4.1.3 测试仪器及测试要求
• 4.1.4 实验结果分析
• 4.2 临江住宅通风实测
• 4.2.1 实验测试方案
• 4.2.2 实验测试仪器
• 4.2.3 数据分析
• 4.3 本章小结
• 5 重庆住宅自然通风模拟分析
• 5.1 模拟软件的选用
• 5.1.1 AIRPAK2.1 简介
• 5.1.2 AIRPAK2.1 模拟的优势
• 5.1.3 运算模型及算法的选用
• 5.2 测试对象的模拟分析
• 5.2.1 五公寓宿舍的模拟分析
• 5.2.2 大川花园住宅的模拟分析
• 5.3 模拟结果与实测结果的对比
• 5.4 自然通风优化设计
• 5.4.1 群体自然通风设计
• 5.4.2 单体自然通风设计
• 5.5 户型自然通风模拟分析—A 户型
• 5.5.1 住宅户型来源几何模型
• 5.5.2 模拟结果及分析
• 5.6 户型自然通风模拟分析—B 户型
• 5.6.1 住宅户型来源几何模型
• 5.6.2 模拟结果及分析
• 5.7 本章小结
• 6 重庆自然通风改善室内热环境效果分析
• 6.1 室内热环境分析参数及分析依据
• 6.1.1 分析参数
• 6.1.2 分析依据
• 6.2 自然通风对满足可接受室内热环境参数的影响
• 6.2.1 各分析参数取值说明
• 6.2.2 分析结果
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录