华北平原历史粮仓气候适应性策略及应用研究

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为了营造适宜的储粮环境,历史粮仓中往往蕴含着独特的气候适应性设计方法。尽管这些气候适应性手法无法获得等同于现代技术手段下的储粮环境,但却达到了在当时技术水平、经济条件约束下最基本的粮食安全水平。对其提取有利于现代粮仓储粮环境营造,对实现粮仓建筑的绿色储粮、节能环保等目标至关重要。目前,历史粮仓的气候适应性受到了部分研究学者的关注,但现有研究往往集中于单一粮仓,缺乏针对不同历史时期、不同特点粮仓储粮环境的系统研究。且极少有研究探究气候适应性设计方法的提取与应用。基于此,本文对华北平原历史粮仓展开实地调研及现场测试工作,梳理了历史粮仓建筑特征,凝练了不同历史粮仓建筑的气候适应性设计方法。然后,采用数值模拟的方式量化分析各个历史粮仓建筑中气候适应性策略的效果,并将其中有效的气候适应性设计方应用于现代粮仓中,验证其应用效果。本研究主要分为以下几个步骤:步骤1,介绍华北平原当地气候环境,选定研究对象,实地调研获取粮仓的形式、构造、材料、结构,定性分析并提取不同时期粮仓的传统气候适应性策略。步骤2,选取现存两座典型历史粮仓进行夏季短期热环境测量,分析不同类型历史粮仓储粮环境特点。步骤3,建立历史粮仓数学模型,并基于短期环境测试结果进行有效性验证,采用模拟的方式所选粮仓夏季与过渡季节共9个月(3~11月)的储粮环境进行模拟,并以空气温度20℃为标准进行评价。模拟结果显示地下粮仓呈现出了最佳的温度环境,对各个粮仓的气候适应性设计方法进行分析总结,得出的有效的候适应性设计方法如下:空气间层设计、厚实外墙设计、通风设计;步骤4,将气候适应性策略应用于现代粮仓中,通过对比验证气候适应性策略对改善现代粮仓储粮环境的有效性。模拟结果显示与改造前相比,经过气候适应性策略改造的粮仓达到标准的小时数由2726小时升至3176小时,同时各个月份的仓内温度均不同程度降低,整个模拟时段高于30℃的小时数由653小时降低至4小时。本研究总结了华北平原不同时期粮仓建筑特征及仓内储粮环境特点,并提取传统气候适应性设计策略进行改造,改造结果表明:传统气候适应性策略的综合应用有效改善了储粮温度环境,有效降低了仓内各月平均温度,消除了极端过热现象,研究结果显示提取传统粮仓建筑中的气候适应性策略可以有效改善粮仓内部的高温现象,可以为未来的粮仓的设计与改造提供合理的指导,同时还需要指出未来的研究中可进一步进行储粮环境下的分析以进一步探究传统气候适应性策略的应用效果。
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