基于CFD技术的长沙市中小学教学楼自然通风设计研究

摘要

自然通风是一种古老的通风技术，具有节能、健康、生态的优点。现在随着人们生活水平的不断提高，使用空调调节室内热环境越来越普遍。但空调不仅会对人的身心健康产生不利影响，还消耗大量的能源，造成了生态失衡、环境污染、气候变化等危害，甚至直接影响到人类的生存。
　　教学楼是中小学校的主体建筑，其室内热环境的舒适与否直接关系到学生的身心健康和学习效率。遗憾的是，长久以来，教室的室内热环境得不到人们太多的重视。本文以长沙市中小学校教学楼为研究对象，采用理论研究与软件模拟相结合的方法，从建筑设计的角度对中小学校教学楼自然通风设计进行初步探讨，希望能为中小学校教学楼自然通风设计提出有效的策略，为中小学生提供一个良好、舒适的学习生活环境。
　　本文的主体内容分为五个章节。第一章，论述了本文研究的背景，即在能源问题和绿色建筑设计概念下，自然通风的应用意义和发展潜力，同时明确了研究的对象、目的和意义，指出了研究的方法和论文的框架;第二章首先叙述了自然通风的相关理论，包括通风的原理和方式等，在此基础上总结了湖南传统建筑中自然通风的应用，以及现代学校建筑中自然通风技术的应用;第三章是对长沙市中小学校教学楼自然通风现状的调研分析，包括中小学生对室内热环境的温度、湿度等主观感受以及中小学校教学楼自然通风设计的状况，指出了其中存在的问题并分析了原因，并分析了长沙市自然通风的潜力;第四章是从校园建筑总体布局和环境因素角度，探讨建筑布局和开敞空间、水体、植被等环境因素对自然通风的影响;第五章从教学楼单体建筑的角度，对门窗、墙体、屋顶等围护结构和对自然通风有影响的辅助系统等提出自然通风设计的策略，并运用Airpak对建筑实例的自然通风进行了分析和优化;最后为结论部分，结合长沙市的地理特征和夏热冬冷的气候特征，总结出了长沙市中小学校教学楼适宜的自然通风设计方法。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．1．1 能源问题与建筑节能

1．1．2 绿色建筑与自然通风

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国内现状

1．2．2 国外现状

1．3 研究的对象、内容及方法

1．3．1 研究对象

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方法

1．4 研究的目的和意义

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究意义

1．5 研究框架

第2章 建筑自然通风的理论及应用

2．1 建筑自然通风相关理论

2．1．1 建筑通风的相关原理

2．1．2 建筑自然通风的方式

2．2 建筑自然通风技术的运用

2．2．1 湖南传统建筑自然通风的运用

2．2．2 现代学校建筑自然通风的运用

2．3 建筑自然通风设计的相关要素

2．3．1 建筑自然通风的通风系统

2．3．2 建筑自然通风的影响因素

2．4 建筑自然通风研究方法

2．4．1 研究方法

2．4．2 Airpak

2．5 本章小结

第3章 长沙市中小学教学楼自然通风的现状

3．1 长沙市中小学教学楼通风状况

3．1．1 中小学现状及调研状况

3．1．2 室内舒适度现状

3．1．3 教学楼自然通风运用现状

3．1．4 调研存在的问题及原因分析

3．2 长沙市自然通风利用潜力分析

3．2．1 长沙地理及气候概况

3．2．2 长沙自然通风潜力分析

3．3 中小学建筑通风相关设计要求

3．3．1 室内空气质量

3．3．2 室内环境热舒适标准

3．4 本章小结

第4章 学校环境及建筑布局与教学楼自然通风

4．1 城市风环境

4．1．1 城市热岛环流

4．1．2 城市街道风环境

4．1．3 城市功能布局

4．2 场地环境因素对自然通风的影响

4．2．1 开敞空间与自然通风设计

4．2．2 植物与自然通风设计

4．2．3 水体与自然通风设计

4．3 建筑布局与自然通风设计

4．3．1 建筑朝向

4．3．2 建筑间距

4．3．3 建筑排列

4．3．4 建筑形体

4．4 本章小结

第5章 教学楼单体的自然通风设计

5．1 建筑空间与自然通风设计

5．1．1 通风庭院

5．1．2 通风腔体空间

5．1．3 通风口部

5．2 围护结构与自然通风设计

5．2．1 门窗与自然通风设计

5．2．2 墙体与自然通风设计

5．2．3 屋顶与自然通风设计

5．3 自然通风辅助系统

5．3．1 遮阳设计与自然通风

5．3．2 导风板

5．3．3 捕风塔

5．3．4 建筑材料与自然通风

5．4 长沙市中小学教学楼自然通风设计优化实例

5．4．1 项目概况

5．4．2 教学楼自然通风现状分析

5．4．3 教学楼自然通风优化设计

5．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录A 长沙市中小学教学楼自然通风现状调查问卷

附录B 攻读学位期间发表的学术论文

附录C 攻读学位期间参与项目