随着科教兴国战略的全面推进,提高基础教育质量,为青少年健康成长创造良好教育环境已成为全社会的共同愿望和奋斗目标。长期以来,受相对落后经济水平的制约,虽然既有中小学校建筑质量安全已达标,但教学空间物理环境水平较低,其中教室通风换气量不足,特别是冬夏季教室室内空气质量恶劣已引起社会广泛关注。在冬夏季,在采用自然通风模式的教室,上课期间通常紧闭门窗来满足室内人体热舒适的要求,导致室内通风量过低,而下课期间的间歇式自然通风又会产生大量的室内外热交换,使室内温度急剧变化,因此教室通风与热舒适形成一对无法调和的矛盾。有些中小学校选择主动式空气净化的新风系统,但存在投入高、运用费用高、维护成本高等问题。本研究结合中小学校建筑空间模式特征,创新性地运用负压通风原理,通过外墙排气扇、内墙高侧窗等建构教室的机械辅助负压通风系统,以提高冬夏季中小学学校教室室内热舒适度和空气品质为目标,对中小学校教学空间及设施进行调整和优化,并降低教室冬夏季热能耗。首先运用实测调研与Airpak软件模拟在研究封闭教室CO₂浓度分布规律的基础上,验证单间教室的机械辅助负压通风的可行性。进而研究教室机械辅助负压通风系统三要素——高侧窗、排风扇、室内温度的不同组合方式,对教室内CO₂浓度、空气龄、温度场、风速场等环境指标的影响,提出单间教室的负压通风的设计方案。接着探讨采用机械辅助负压通风时教学楼三种不同空间组织模式——单走廊串联固定普通教室、单走廊结合通高空间模式、通高中庭模式的教学楼的优化设计策略,并阐述了不同季节时教学楼应用机械辅助负压通风的策略,最后运用到设计实践中加以验证。近年来国家对于教育建筑的大量资金投入为本研究的开展提供很好的契机。教室的机械辅助负压通风系统具有轻技术、低能耗、易操作的特点,可广泛用于中小学建筑的更新改造中,以提高教学环境质量。本研究的主要工作和取得的成果有:1.对西安市学校的普通教室进行平时上课状态及应用机械辅助负压通风系统时的实测,发现当应用机械辅助负压通风系统时,可显著降低教室室内二氧化碳浓度,证实机械辅助负压通风系统的可行性,并得出封闭教室与运用机械辅助负压通风系统下的教室室内CO₂动态分布规律,对教室室内CO₂简化公式进行修正。2.在运用机械辅助负压通风系统下对单间教室的设施进行优化设计,即外墙排气扇、内墙高侧窗、室内暖气片的最优配置方案。3.对运用机械辅助负压通风系统下的三种教学楼不同空间组织模式即普通走廊模式、普通走廊外侧设置通高空间模式、通高中庭模式进行优化设计,提出教室外墙排气扇、内墙高侧窗、走廊温度、走廊或中庭进风扇的最优配置方案。改善中小学校的教室空气品质可有效促进学生健康成长、提高教学质量,因此具有重要性和迫切性。本研究涉及到数以万计既有中小学校的更新改造,具有重大的现实意义和可观的经济价值。