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面对严峻的能源消耗与经济、环境和社会发展之间日益突出的矛盾,生态节能已为当今时代的主题。在所有能耗中建筑行业占了四分之一左右,而在建筑的各项能耗中又以空调系统和设备的消耗最大。充分利用自然通风不但可以减少能耗,清新的自然风还能改善室内空气品质并满足人们亲近自然的愿望,给人们身心带来健康,减少许多空调疾病的发生。根据人体热舒适理论,夏季炎热地区的人们在自然通风的环境下所能耐受的温度要比空调环境下的更高,即人体可接受的温度范围得到拓宽。故可在满足人体热舒适的前提下尽量利用自然通风以减少空调的使用时间,从而达到建筑节能的目的。
建筑外立面的开口方式对室内风环境有非常大的影响,本文以建筑外立面各种开口方式下室内风环境的比较分析为基点,探索两者之间的关系。本文共分五个章节:第一章是绪论,先介绍选题的背景及相关基础知识,然后论述研究的意义并分析南京地区夏季利用自然通风的气候潜力,最后阐明本论文研究的方法和内容。确定了气候上有潜力之后,在第二章中将一步步建立自然通风空间模型,从周边环境到开口细部,每一个环节都会结合前人研究成果的概述来有针对性的选取模型参数。在第三章中将对之前建立的模型中所包含的所有开口方式进行计算机软件模拟,分析比较每种方式的室内自然通风效果,并从中总结出一些指导设计的规律。第四章则是通过实例检验之前得出的结论。最后一章是对全文的总结及对今后工作的展望。
通过本文的研究,得出如下结论:
一、进、出风口都较大是获得良好室内自然通风效果的必要条件。进、出风口中如有一个面积较小,另一个即使再大,室内通风效果也不会很好,只有进、出风口的面积较为接近时,才能充分发挥它们各自的作用。总的来说,开口的面积越大室内通风效果越好,只是在面积达到某一水平后,需增加很多面积才能换来一点点优势,而过大的开口面积会带来冬季保温、太阳辐射、眩光等问题,所以不能盲目增大进、出风口的面积,而要根据具体情况选择一个最佳值。
二、室内平均空气龄较低与室内平均风速较高这两项对进风口位置的要求是基本相反的:如想使室内平均空气龄较低的话,进风口最好布置在墙面的东边下部附近;而如想使室内平均风速较高得话,进风口布置在墙面西边上部附近更好(但在布置进风口时,不论是优先考虑空气龄还是优先考虑风速,其水平位置都不宜紧贴墙面东西两侧边界。因为对于大多数类型的进风口,其水平位置在墙面两侧端部时会有一个室内平均风速的下降,而距两侧端部0.2米处则往往拥有一个平均风速的较高值)。因此如想得到一个最优的整体自然通风效果,必须综合考虑空气龄和风速两方面的要求,权衡利弊,找到一个最佳的平衡点。
三、进风口形状方面,同样面积的开口,哪种形状的通风效果更好要根据开口面积的具体数值决定。
四、当房间内只有一道隔墙,且隔墙只有一个门洞时,门洞位置偏东会导致较高的室内平均空气龄。进风口偏西时隔墙开口位置也偏西的话有利于提高室内平均风速,同理,进风口偏东时隔墙开口位置也偏东的话也可提高室内平均风速水平。但在进、出风口都较大时,偏东的进风口如想得到最高的室内平均风速,也应把隔墙开口布置于西侧。而隔墙位置居中在任何条件下都会导致一个较低的室内平均风速水平。如室内隔墙上有一个以上门洞,其门洞位置的变化对室内通风效果几乎没有影响。
五、对于内走道式的空间布局,室内隔墙开口的各种处理方式中,降低走道顶棚的处理方式最有优势。而两道隔墙的门洞都偏西的方式可以让迎风侧房间与背风侧房间在室内平均风速水平方面更接近。但采用这种方式会降低空间私密性,且走道两侧房间在使用上需协调一致。另外两种较为常见的处理方式:两道隔墙门洞都居中和在两侧隔墙上开高窗的室内通风效果并不理想。尤其是两道隔墙门洞都居中的处理方式,其平均风速水平几乎是所有处理方式中最低的。