夏热冬冷地区大空间公共建筑的自然通风设计研究

摘要

大空间公共建筑是城市现代化发展水平的重要标志，是人员聚集的场所，具有空间跨度高大、尺度大、空间造型多变等特点，现代大型公共建筑常常采用不对外开窗通风的封闭式设计，利用中央空调系统进行热舒适度调节势必产生巨大的建筑能耗。所以，以大空间公共建筑绿色节能、可持续发展为出发点，利用自然通风设计，改善建筑的自然通风性能，节约建筑能耗，成为现代建筑自然化、生态化建设的主要发展趋势。
　　湖南呈典型的夏热冬冷地区气候，四季分明，冬寒冷而夏酷热，春温多变，秋温陡降，春夏多雨，秋冬干旱。大空间公共建筑自然通风设计应随气候变化呈现不同的方式。本文试图从场地设计、边界条件、竖向空间和构件等方面，对适宜夏热冬冷地区大空间公共建筑的自然通风设计策略进行初步探讨。
　　具体内容分为以下五个方面。
　　第一方面，对大空间公共建筑的自然通风设计研究现状进行梳理，主要包括能耗现状、通风策略研究现状、大空间公共建筑自然通风设计现状三个方面，阐述大空间公共建筑能耗大的原因以及节能必要性。
　　第二方面，以具有典型夏热冬冷地区气候特点的湘中、南地区为研究范围，总结该地区气候环境和风环境特点;阐述大空间公共建筑概念并按功能进行分类，分析不同功能类型建筑的空间布局特点;基于湘中、南地区具有代表意义的大空间公共建筑的统计数据，从建筑年代、建筑规模、建筑技术等方面分类，并以两两对比的方式初探其自然通风潜力。
　　第三方面，从场地设计，包括建筑总体布局、环境因素和建筑边界条件等角度出发，结合CFD风模拟技术研究室外风环境对大空间公共建筑自然通风的影响，改善室外风环境的可控因素，总结出有利于自然通风设计的场地设计原则。
　　第四个方面，从竖向空间，包括剖面形态、中庭形式、天窗形式、挑檐构件等角度出发，结合CFD风环境模拟技术研究竖向空间对风压和热压效果的两方面通风效果的影响，得出有利于风压通风的建筑形体设计策略、空间设计策略和边界设计策略。
　　第五个方面，结合以上归纳的设计原则与设计策略，将其引进建筑实例，对已建成的建筑实例进行优化改进。
　　最后，对绪论部分提出的问题提出解决方案，并作出结论。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 提出问题

1．2 研究背景

1．2．1 自然通风技术原理

1．2．2 国外研究现状

1．2．3 国内研究现状

1．2．4 大空间公共建筑的能耗现状

1．2．5 自然通风的必要性

1．3 CFD技术在自然通风设计研究中的应用

1．3．1 计算流体力学模拟软件

1．3．2 实践应用过程

1．3．3 CFD技术在本文中的运用

1．4 研究内容及方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

1．4．3 课题来源

1．4．4 技术路线

第2章 夏热冬冷地区大空间公共建筑概述

2．1 夏热冬冷地区域划分和气候条件

2．2 大空间公共建筑空间尺度特点与自然通风

2．2．1 结构特点

2．2．2 大空间公共建筑分类

2．2．3 湘中、南地区典型大空间公共建筑数据统计

2．2．4 大空间公共建筑自然通风的节能潜力分析

本章小结

第3章 大空间公共建筑场地设计与通风

3．1 城市空间与自然通风

3．1．1 风压环境模拟分析

3．1．2 总结

3．2 大空间公共建筑场地与自然通风

3．2．1 绿化设计原则

3．2．2 水体设计原则

3．2．3 地形设计原则

3．3 大空间公共建筑总体布局与自然通风

3．3．1 建筑单体朝向风环境模拟分析

3．3．2 建筑组合总体布局风环境模拟分析

3．3．3 总结

3．4 大空间公共建筑的边界条件与自然通风

3．4．1 进出风面积对自然通风的影响

3．4．2 进出风口相对位置对自然通风的影响

本章小结

第4章 竖向空间与自然通风

4．1 大空间公共建筑空间组合与剖面形态

4．1．1 大空间建筑空间构成分析

4．1．2 空间组合分类

4．1．3 中庭

4．1．4 剖面形态

4．2 挑檐

4．2．1 挑檐的导风原理

4．2．2 风环境模拟分析

4．3 分阶屋顶

4．3．1 分阶屋顶的基本类型

4．3．2 热环境模拟分析

4．3．3 小结

4．4 屋面开口

4．4．1 屋面开口面积与中和面高度

4．4．2 天窗形式

4．5 加强温度分层通风策略

4．5．1 太阳能烟囱

4．5．2 地板冷辐射(RADIANT FLOOR COOLING SYSTEMS)

4．5．3 小结

4．6 本章小结

第5章 基于CFD技术大空间的公共建筑自然通风实例验证

5．1 长沙火车南站

5．1．1 现状通风模拟

5．1．2 通风策略

5．1．3 模拟验证

5．1．4 小结

5．2 郴州体育中心体育馆

5．2．1 现状通风模拟

5．2．2 通风策略

5．2．3 模拟验证

5．2．4 小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间参与实际工程项目目录

附录B 攻读学位期间参与的学术会议