建筑开口与朝向对住宅室内自然通风影响的研究

摘要

随着城市化进展的不断推进，城市建筑物的密度和层高不断增加。据相关统计，目前全世界建筑物能源消耗大约占全社会能源消耗总量的40％。在可持续发展的发展趋势下，节能与舒适性也成为建筑设计考虑的重点。自然通风作为一种传统的被动式节能技术，既节能环保又能改善室内空气品质。住宅的自然通风效果受很多因素的影响，如窗墙比、窗台高度、朝向等等。因此在建筑设计阶段，对建筑进行合理的设计成为改善自然通风效果，促进室内舒适度和建筑节能的重要手段。
　　由于气候环境的差异性，本文选择利于自然通风的南方地区泰州进行研究。考虑到住宅户型的差异性不是特别大，本文选择最常见的模型两室一厅住宅进行研究，从而得出建筑开口和建筑朝向的最佳建筑设计参数。本文利用Fluent流体软件研究建筑开口与朝向对住宅室内自然通风影响，在室内自然通风研究方面，分析了窗墙比，朝向和窗台高度这三个因素对于室内环境的影响。本文首先以风速、温度、空气龄、PMV-PPD为评价指标分析了室内环境变化，分析研究而找到最佳的建筑设计参数。并且利用DeST软件进行建筑节能的研究，分别模拟常规设计和最佳建筑设计参数下的年能耗。
　　结果发现，窗墙比为0.3，朝向与常规风向为30°，窗台高度为900mm时，建筑开口设计最有合理。大大提高建筑自然通风的效果，改善室内环境，室内平均风速为0.41m/s，室内温度降低2.23℃左右，室内空气龄79s，室内舒适性也较好。在最佳建筑设计参数下利用自然通风，全年空调节电率达到14.4％。因此自然通风可以促进建筑良好舒适环境，并且能达到节能的要求。本文研究有助于提高建筑设计人员对自然通风效果的认识，并为设计人员在进行建筑设计时合理组织室内自然通风提供参考手段。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 国内外自然通风研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 研究意义与内容、方法

1．3．1 研究意义

1．3．2 研究内容

1．3．3 研究方法

1．4 本章小结

第2章 数值模拟理论基础

2．1 自然通风原理

2．1．1 风压通风

2．1．2 热压通风

2．1．3 风压与热压共同作用下的通风

2．2 CFD仿真原理及湍流模拟理论

2．2．1 CFD原理概述

2．2．2 湍流数值模拟方法

2．2．3 湍流模型选择及控制方程

2．2．4 近壁面处理

2．2．5 方程的离散与求解

2．3 室内环境系统的评价指标

2．3．1 温度

2．3．2 风速

2．3．3 空气龄

2．3．4 舒适度评价PMV及PPD

2．4 本章小结

第3章 住宅室内自然通风的影响分析

3．1 模拟工况及边界参数

3．1．1 物理模型及网格划分

3．1．2 假设条件

3．1．3 边界条件

3．2 窗墙比、朝向以及窗台高度模拟分析

3．2．1 不同窗墙比对室内自然通风的影响及分析

3．2．2 不同朝向对室内自然通风的效果模拟结果及分析

3．2．3 不同窗台高度对室内自然通风的效果模拟结果及分析

3．3 本章小结

第4章 住宅自然通风能耗与经济性分析

4．1 DEST能耗分析软件简介

4．2 DEST建模

4．2．1 建筑工程概况

4．2．2 建立模型

4．3 建筑能耗负荷计算

4．3．1 设计依据

4．3．2 设计参数

4．3．3 全年逐时冷热负荷计算结果

4．4 家用设备选型

4．5 能耗经济性分析

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文

致谢