办公建筑风压通风效果研究

论文摘要

自然通风作为降低建筑运行能耗、改善室内居住环境舒适性的被动式技术手段,不仅能够排除室内余热、余湿,达到人体热舒适,而且可以提供新鲜、清洁的自然空气,满足人和大自然交往的心理需求。而根据动力的不同,自然通风分为风压通风和热压通风,人们常说的“穿堂风”就是利用建筑两侧的风压差产生穿过建筑内部的室内外空气交换。本文旨在通过对不同布置形式办公建筑风压通风效果的研究,从建筑单体设计层面上,提出不同布置形式办公建筑风压通风的优化设计方案,从而实现指导建筑师自然通风设计的目的。文章首先根据已有的研究成果,从自然通风量、室内气流流场的角度,确定了办公建筑风压通风效果的评价指标。对于室内气流流场,基于人体热舒适,本文确定了通风舒适温度范围内的舒适、可接受、不可接受室内空气流速区间划分:1)可接受的室内空气流速区间:0.15m/s~0.8m/s,其中,舒适的室内空气流速区间:0.15m/s~0.5m/s;2)不可接受的室内空气流速区间:小于0.15m/s及大于0.8m/s。其次,本文对风压通风效果评价方法进行了研究。以某研发中心2号办公建筑为研究对象,通过分析建筑室内外风速随时间的变化规律,提出了实测时均值的数据采样时间确定方法,最终形成了办公建筑风压通风效果实测方法。同时,本文提出了以多区域网络模型法、CFD法为基础的风压通风效果模拟分析方法。基于两种方法,本文以某研发中心2号办公建筑4F作为案例,分别应用实测方法和模拟分析方法进行了研究,通过对比分析实测与模拟结果,验证了两种方法结果的一致性。最后,本文以《建筑设计资料集?第四集》中所归纳的办公建筑典型平面布置形式为基础,从风压通风的角度,对不同平面布置形式的办公建筑进行了分类。应用多区域网络模型法、CFD法,模拟了WNW、NW、NNW、N四类风向角下,不同平面布置形式办公建筑中各房间的自然通风量、室内气流流场,并采用自然通风量、室内气流流场的评价指标对其风压通风效果进行了分析,分别从室外风向与房门的相对位置关系,室外风向与建筑主平面之间的角度关系,以及大开间与小开间办公室的相对位置关系三个方面,提出了不同布置形式办公建筑的风压通风优化设计方案,为建筑师自然通风设计提供了参考。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 自然通风研究方法
• 1.2.2 自然通风应用实例
• 1.2.3 自然通风效果评价方法
• 1.2.4 建筑风压通风研究进展
• 1.3 研究目的和研究内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究内容
• 2 办公建筑风压通风效果评价指标
• 2.1 自然通风效果评价指标综述
• 2.1.1 PMV
• 2.1.2 空气龄
• 2.1.3 自然通风量
• 2.1.4 室内风速
• 2.2 风压通风效果评价指标的确定
• 2.2.1 自然通风量评价指标
• 2.2.2 室内气流流场评价指标
• 2.3 本章小结
• 3 办公建筑风压通风效果实测方法
• 3.1 引言
• 3.2 实测时均值的数据采样时间确定方法
• 3.2.1 背景理论
• 3.2.2 测试方法
• 3.2.3 测试数据特征分析
• 3.2.4 室内外风的波动特征对比分析
• 3.2.5 时均值的数据采样时间确定方法
• 3.3 实测方案
• 3.3.1 测试目的
• 3.3.2 测试对象
• 3.3.3 测试内容及方法
• 3.4 实施步骤
• 3.4.1 布置观测点
• 3.4.2 确定数据采样时间
• 3.4.3 假定验证
• 3.4.4 测试实施方案
• 3.4.5 测试数据处理
• 3.5 本章小结
• 4 办公建筑风压通风效果模拟分析方法
• 4.1 多区域网络模型法
• 4.1.1 多区域网络模型软件（CONTAMW）简介
• 4.1.2 网络模型简化
• 4.1.3 网络模型参数设置
• 4.2 CFD 法
• 4.2.1 计算流体力学软件（Fluent）简介
• 4.2.2 湍流理论
• 4.2.3 模型的建立
• 4.2.4 数值计算区域
• 4.2.5 网格生成
• 4.2.6 边界条件
• 4.3 本章小结
• 5 模拟分析方法与实测方法的对比研究
• 5.1 多区域网络模型法与实测结果对比分析
• 5.2 CFD 法与实测结果对比分析
• 5.2.1 原始数据对比分析
• 5.2.2 模型改进分析
• 5.3 本章小结
• 6 办公建筑风压通风效果分析
• 6.1 办公建筑风压通风平面布置形式的划分
• 6.1.1 办公建筑典型平面布置形式概述
• 6.1.2 办公建筑风压通风平面布置形式的划分
• 6.2 模拟工况的确定
• 6.3 自然通风量评价
• 6.4 室内气流流场评价
• 6.4.1 单元空间式办公建筑
• 6.4.2 外走道式办公建筑
• 6.4.3 单内走道式办公建筑
• 6.4.4 双内走道式办公建筑
• 6.4.5 大空间式办公建筑
• 6.5 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 室内测点风速记录表
• 附录B 室外测点风速记录表
• 附录C 作者在攻读硕士学位期间发表的论文