西安地区高层住宅建筑自然通风与建筑能耗的研究

发布时间：2020-05-26 07:12

【摘要】：随着中国城市化进程的加剧和经济的快速增长,高层住宅建筑已经成为了城镇住宅的主要形式。自然通风,作为一种“零能耗”的通风方式,一直广受人们的喜爱,它对于改善室内空气品质、提高室内空间舒适性有着重要的作用。但高层住宅外部的风环境与热环境较为复杂,住户往往更倾向于利用空调等其他手段来创造一个稳定的、舒适的室内居住环境。于是打造一种乐于被人们接受的、健康的、环保的居住生活空间,利用自然通风降低建筑能耗,提高室内空气品质已成为当今建筑设计师关注的焦点。本文首先结合西安市独特的地域气候特征,针对西安市高层住宅现状及高层住宅室内自然通风效果满意度进行调研与问卷调查,得到西安市高层住宅室内自然通风存在的问题和影响自然通风效果的最主要因素。根据调查结果,本文利用CFD数值模拟的方法,采用室内平均风速和空气龄作为评价标准,对西安市高层住宅在不同小区建筑密度、不同开窗面积下的室内自然通风效果进行研究,并借助现场实测的方法对模拟结果进行验证。模拟与实验结果表明:高层住宅室内自然通风效果并非随建筑密度的增加而恶化,而当PAD=15%时,室内通风效果最佳;单侧开窗的主卧室内自然通风效果与外窗开窗面积呈正相关,且当PAD=15%时,主卧内通风情况受外窗开启面积影响效果最小。表明选择最佳的小区建筑密度,可以在节约土地资源的前提下保证房间内最佳的自然通风效果。最后,文章借助DeST-VentPlus能耗模拟软件研究小区建筑密度、室外风速对住宅建筑能耗的影响,并利用IBE指数量化能耗预估的准确性。模拟结果表明,西安市高层住宅具有良好的自然通风潜力,月能耗节约率最高可达87.8%;在夏季建筑周围微环境对高层住宅能耗的影响最为显著;高层住宅的建筑能耗与小区建筑密度成正相关,而建筑能耗预估的准确性随之降低,其不准确性最高可达75.5%;高层住宅建筑能耗与室外来流风速呈负相关,但西安市全年室外风速均值为2m/s,此时建筑能耗的IBE指数值较大,准确性较低。因此,若未考虑建筑周围微环境对建筑能耗的影响,建筑能耗预估的准确性将大大降低。以上研究成果可以为住宅小区的规划设计以及建筑能耗的预估提供参考,起到一定的指导作用。
【图文】：

自然通风,风压,热压作用

图 2.1 风压作用下的自然通风热压作用下的自然通风于室内外温度差引起的空气密度差异而产生的空气流动现象叫做热压通风或过渡季节，若室内温度高于室外，则此时室内空气密度较低，室外温度较大的空气会从建筑下部的门窗进入室内，室内空气将通过建筑物上排出室外，，以实现自然通风，这种类型的通风也叫做“烟囱效应”。由于热自然通风相对于由风压引起的自然通风需要空气的密度差，以及建筑开差，因此，通风条件苛刻，通风效果较差。是，热压作用下室内自然通风的通风量便可以用以下公式表示：001hd2() ghQ CA（2中，Qh为热压作用下自然通风量，m3/s

云图,行列式,云图,风速

a. 北风风向下建筑室外风速云图 b. 东北风风向下建筑室外风速云图图 2.2 西安市行列式布局住宅室外风速云图（2）自由式布局的影响自由式建筑布局方式是近些年才兴起的一种灵活的建筑平面布局方式。设计人员根据当地的地势，小区周围环境以及当地主导风向来确定建筑群的布局，自由排列，错落无序。这种建筑的布局方式可以最大限度的满足建筑室内自然通风及采光的需求，但该布局方式的占地面积较大，建筑排序无规律可循。若设计不合理，相邻建筑之间局部的风环境将会恶化，导致在室内、室外活动的人的舒适感降低。（3）错列式布局的影响
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU834.1;TU111.195

【参考文献】