天津地区办公建筑自然通风热舒适性研究

摘要

本文以天津地区一栋办公建筑为范例,对过渡季节自然通风下的室内热环境进行了数值计算、现场测试和主观调查分析。该建筑位于天津市近郊,集办公、服务,会议、餐饮为一体。建筑格局按照内区、外区和中庭布置,建筑围护结构性能符合天津市“三步节能”要求。对室内热环境按照无风天气的热压通风和有风天气风力引起的穿越式通风方式进行了数值计算,结果表明,在无风天气下,单纯依靠热压通风换气时,综合考虑室外温度、日照和室内冷负荷的影响,室内温度与房间冷负荷近似成线性关系。而在有风天气下,首先计算了在季节主导风向和平均风速下建筑外表面风压力场,揭示了建筑外表面风压分布的规律,再以开口压力为边界条件,计算室内温度场、速度场和压力场,形成了室内温度与房间冷负荷线性关系曲线。2009年4月13日至4月17日,对建筑内代表性房间温度、湿度和CO2浓度进行了测试,按照自然通风房间适应性热舒适性模型和ASHRAE标准,温度和CO2浓度满足要求,而由于北方地区气候特点室内相对湿度较低。实测房间温度与冷负荷的关系曲线趋势与理论计算结果一致性很强,但由于建筑理论计算与实际使用过程中存在着开口开度、灯光照明等不同,以及负荷计算上的偏差,导致关系式数值上有所不同。在测试期间对室内工作人员发放了调查问卷,统计结果表明即使建筑是空调、自然通风混合建筑,相对于空调方式,94.37％的人喜爱自然通风方式,且96.25％的人对室内热环境满意,94.17％的人对室内的空气质量表示满意,人们对于空气湿度低,并没有明显的不适,表明了在过渡季节采用自然通风能够满足人们的热舒适性要求,而由于长期的生理适应性,已经习惯了干燥的气候环境,并没有明显的皮肤干燥不适感。在过渡季节,温度变化比较大,随着室外温度的升降变化,人们会产生冷热感觉而增减衣服、开关门窗,调整室内温度和自身热舒适性,因此自然通风建筑热舒适性应以室内温度为基础进行评价。

目录

文摘

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第一章 概述

1.1 自然通风技术的发展历史

1.2 自然通风技术的研究现状与进展

1.2.1 自然通风建筑舒适性及评价标准研究

1.2.2 自然通风方案研究

1.2.3 自然通风潜力研究

1.2.4 建筑自然通风设计

1.2.5 自然通风研究方法

1.3 自然通风技术的应用现状

1.4 课题的研究内容和意义

1.4.1 建筑自然通风存在的问题探讨

1.4.2 课题的研究内容

1.4.3 课题的研究意义

第二章 建筑自然通风的数值计算

2.1 自然通风基本原理

2.1.1 热压作用下的自然通风

2.1.2 风压作用下的自然通风

2.1.3 风压与热压共同作用下的自然通风

2.2 自然通风的基本方式

2.2.1 风压穿越式通风

2.2.2 浮力烟囱式通风

2.2.3 单侧局部通风

2.3 建筑概况

2.3.1 建筑概况

2.3.2 建筑物所在地气象条件

2.3.3 室内冷负荷

2.4 建筑外表面风压计算

2.4.1 数值模拟软件选择

2.4.2 数值计算方法

2.4.3 数值模拟结果

2.4.4 小结

2.5 建筑开口热压通风计算

2.5.1 物理模型

2.5.2 数学模型

2.5.3 离散网格

2.5.4 数值求解参数的设定

2.5.5 数值计算结果

2.6 自然通风建筑室内热环境计算

2.6.1 无风天气

2.6.2 有风天气

2.6.3 小结

第三章 样板建筑热舒适性与空气质量测试及其分析

3.1 测试条件

3.2 气象环境监测结果

3.3 室内环境侧试

3.3.1 测点布置

3.3.2 环境测试结果

3.3.3 室内测试温度与房间冷负荷关系分析

第四章 自然通风建筑室内热环境调查与分析

4.1 室内热舒适评价模型

4.1.1 人体热平衡舒适模型

4.1.2 适应性热舒适模型

4.2 热舒适性主观调查分析

4.2.1 调查问卷

4.2.2 调查结果结果统计和分析

4.2.3 小结

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 创新点

5.3 后期工作展望

参考文献

附表1:气象环境监测数据表

附表2:室内环境测试记录表

附表3:室内环境问卷调查表

发表论文和科研情况说明

致谢