基于CFD的大空间建筑自然通风优化设计
发布时间：2022-05-08 12:32
作为一种生态建筑技术，自然通风既可以满足房间一定的舒适性要求，又可以节约设备的初投资及其运行和维修费用，同时也能够创造可持续发展的绿色建筑环境，改善建筑的生态性能，提升建筑和自然的亲和力。因此如何优化大空间建筑自然通风设计，改善建筑的自然通风性能，降低建筑的能耗就成了一个备受关注的课题。综合以往建筑自然通风研究情况来看，大空间建筑自然通风研究还处在定性分析和个案分析阶段，尚未见到对影响自然通风效果的高大空间形态以及进排风口高差、面积等设计因子做出系统的量化分析。本文首先分析影响大空间建筑自然通风的各因素，接着通过理论分析模型来计算并验证Fluent数值模拟的合理性。然后分析典型屋面及剖面形态自然通风的特点，总结出典型屋面形态屋顶负压形成的原因与规律以及不同形态热压拔风的特点。对影响大空间热压通风的设计因子进行优化分析，得出设计指标进排风口面积、进排风口高差的推荐值。进排风口高差为建筑高度0.3时，排风口面积推荐为地面面积的2%~3.5%，进风口面积推荐为地面面积的4%~6%；进排风口高差为建筑高度0.5时，排风口面积推荐为地面面积的1.5%~2.5%，进风口面积推荐为地面面积的3%~5...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
建筑风压通风示意图
图 1-1 建筑风压通风示意图[10]研究表明：风压通风的前提条件是建筑进深应小于 5 倍建筑室内净高；依靠单面风压通风时，进深应小于 2.5 倍层高；外墙面最小可开启面积不小于 5%。一般而言[11]，单边开窗空间纵深超过 6m、双边开窗空间纵深超过 12m即不利于风压通风。设计中，通过建筑形体、内部空间布局、建筑界面形式、建筑上下风向处表面洞口位置的选择，可调节室内空间内气流的畅通程度，使气流在进入室内空间之前得以增强或减弱。其中要改变气流在建筑内部的气流速度，可利用文丘里效应，即空气流动时会因为空间收缩而引起气流加速。设计风压通风时，首先要注意室外风向，当风向入射角在 0~45°之间时，可得到有效的通风，对于广州地区应尽量使入射角控制在 30°~45°范围内[12]。其次要注意的是建筑平面布置要通透，减少风在流动路途中受到的阻力(图 1-2)。对于住宅类建筑布置房间的窗户和门的时候，尽量做到窗户和门的位置错开布置，这样外界气流进入室内时，才能更好的形成绕流，做到室内的风速均匀，避免局部风速过大，而靠近墙壁和墙角的地方的风速过小，使室内的自然通风效果分布不均匀[13]。
华南理工大学硕士学位论文随热源的增加，呈现二次趋势增加；随热源面积的增加，通风量逐渐增大但变化率相对较小；随热源高度的增加，换气量有减小的趋势，但变化较小；随进出口中心的高差的增加而增加，增加的趋势渐缓；随着进风口面积的增加，自然通风量逐渐增加；排风口的形式对通风量的影响不大；随着房间高度的增加，房间通风量逐渐增大。热压取决于室内外温度差与气流通道的高度(即上下开口之间的垂直距离)的乘积，只有当其中的一个因素有足够大的量时，才具有实际重要的意义。因此热压通风对解决大尺度空间中的通风问题尤为重要，可利用建筑中上下通高的中庭，而当建筑中气流通道的有效高度较小时，就需要有较大的室内外温差，才能实现热压通风，但这种较大的温差值只有在冬季或寒冷的地区才能获得，这时可在建筑中增加通风塔或通风井等较高的管道型式空间来增加气流通道的高度[16]。图 1-3 示出了热压通风的几种剖面布置方式。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于顶部排风的大空间建筑热环境模拟与节能性分析[J]. 刘焱,杨洁,张旭,孙永强,周慧鑫,王军. 建筑节能. 2010(11)
[2]建筑自然通风之温度效应[J]. 韩松,郭斌. 建筑节能. 2008(09)
[3]中国矿业大学南湖校区综合体育场馆设计[J]. 李晋,郭卫宏. 建筑技术. 2008(07)
[4]体育馆的自然通风设计方法研究[J]. 李晋. 昆明理工大学学报(理工版). 2008(02)
[5]节能建筑、绿色建筑与可持续发展建筑[J]. 万蓉,刘加平,孔德泉. 四川建筑科学研究. 2007(02)
[6]被动形态模式设计——以两个亚热带校园体育馆的设计为例[J]. 李晋. 新建筑. 2007(01)
[7]建筑节能技术综合运用研究——清华大学超低能耗示范楼实践[J]. 薛志峰,曾剑龙,耿克成,姜子炎. 中国住宅设施. 2005(06)
[8]具有上部侧墙开口的大空间建筑室内热环境特性研究[J]. 黄晨,王昕,杨建刚,黄武刚. 暖通空调. 2004(04)
[9]自然通风计算方法和计算参数的应用研究[J]. 彭小勇. 暖通空调. 2000(06)
[10]自然通风的计算及理论分析[J]. 史瑞秀. 太原科技. 2000(02)
博士论文
[1]建筑与气候[D]. 陈飞.同济大学 2007
硕士论文
[1]体育馆置换通风气流组织优化[D]. 李月姣.西安建筑科技大学 2011
[2]适应气候变化的建筑腔体生态设计策略研究[D]. 林萍英.浙江大学 2010
[3]综合体育训练馆类建筑比赛大厅气流组织设计与分析[D]. 娄佳濯.哈尔滨工业大学 2010
[4]夏热冬暖地区溶液除湿空调系统的湿度控制研究[D]. 廖柱.广州大学 2010
[5]窗户位置和尺寸对住宅室内自然通风的影响及效果评价[D]. 吕书强.天津大学 2010
[6]我国体育馆建筑造型设计研究[D]. 王一鸣.上海交通大学 2010
[7]建筑设计与自然风[D]. 王丁丁.郑州大学 2007
[8]高大场馆自然通风热分布系数的研究[D]. 陈红军.西安建筑科技大学 2007
[9]室内热源为主的自然通风房间热分布系数的研究[D]. 朱树园.西安建筑科技大学 2007
[10]百叶外遮阳对建筑自然通风影响的研究[D]. 汤民.同济大学 2007
本文编号：3651672
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
建筑风压通风示意图
图 1-1 建筑风压通风示意图[10]研究表明：风压通风的前提条件是建筑进深应小于 5 倍建筑室内净高；依靠单面风压通风时，进深应小于 2.5 倍层高；外墙面最小可开启面积不小于 5%。一般而言[11]，单边开窗空间纵深超过 6m、双边开窗空间纵深超过 12m即不利于风压通风。设计中，通过建筑形体、内部空间布局、建筑界面形式、建筑上下风向处表面洞口位置的选择，可调节室内空间内气流的畅通程度，使气流在进入室内空间之前得以增强或减弱。其中要改变气流在建筑内部的气流速度，可利用文丘里效应，即空气流动时会因为空间收缩而引起气流加速。设计风压通风时，首先要注意室外风向，当风向入射角在 0~45°之间时，可得到有效的通风，对于广州地区应尽量使入射角控制在 30°~45°范围内[12]。其次要注意的是建筑平面布置要通透，减少风在流动路途中受到的阻力(图 1-2)。对于住宅类建筑布置房间的窗户和门的时候，尽量做到窗户和门的位置错开布置，这样外界气流进入室内时，才能更好的形成绕流，做到室内的风速均匀，避免局部风速过大，而靠近墙壁和墙角的地方的风速过小，使室内的自然通风效果分布不均匀[13]。
华南理工大学硕士学位论文随热源的增加，呈现二次趋势增加；随热源面积的增加，通风量逐渐增大但变化率相对较小；随热源高度的增加，换气量有减小的趋势，但变化较小；随进出口中心的高差的增加而增加，增加的趋势渐缓；随着进风口面积的增加，自然通风量逐渐增加；排风口的形式对通风量的影响不大；随着房间高度的增加，房间通风量逐渐增大。热压取决于室内外温度差与气流通道的高度(即上下开口之间的垂直距离)的乘积，只有当其中的一个因素有足够大的量时，才具有实际重要的意义。因此热压通风对解决大尺度空间中的通风问题尤为重要，可利用建筑中上下通高的中庭，而当建筑中气流通道的有效高度较小时，就需要有较大的室内外温差，才能实现热压通风，但这种较大的温差值只有在冬季或寒冷的地区才能获得，这时可在建筑中增加通风塔或通风井等较高的管道型式空间来增加气流通道的高度[16]。图 1-3 示出了热压通风的几种剖面布置方式。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于顶部排风的大空间建筑热环境模拟与节能性分析[J]. 刘焱,杨洁,张旭,孙永强,周慧鑫,王军. 建筑节能. 2010(11)
[2]建筑自然通风之温度效应[J]. 韩松,郭斌. 建筑节能. 2008(09)
[3]中国矿业大学南湖校区综合体育场馆设计[J]. 李晋,郭卫宏. 建筑技术. 2008(07)
[4]体育馆的自然通风设计方法研究[J]. 李晋. 昆明理工大学学报(理工版). 2008(02)
[5]节能建筑、绿色建筑与可持续发展建筑[J]. 万蓉,刘加平,孔德泉. 四川建筑科学研究. 2007(02)
[6]被动形态模式设计——以两个亚热带校园体育馆的设计为例[J]. 李晋. 新建筑. 2007(01)
[7]建筑节能技术综合运用研究——清华大学超低能耗示范楼实践[J]. 薛志峰,曾剑龙,耿克成,姜子炎. 中国住宅设施. 2005(06)
[8]具有上部侧墙开口的大空间建筑室内热环境特性研究[J]. 黄晨,王昕,杨建刚,黄武刚. 暖通空调. 2004(04)
[9]自然通风计算方法和计算参数的应用研究[J]. 彭小勇. 暖通空调. 2000(06)
[10]自然通风的计算及理论分析[J]. 史瑞秀. 太原科技. 2000(02)
博士论文
[1]建筑与气候[D]. 陈飞.同济大学 2007
硕士论文
[1]体育馆置换通风气流组织优化[D]. 李月姣.西安建筑科技大学 2011
[2]适应气候变化的建筑腔体生态设计策略研究[D]. 林萍英.浙江大学 2010
[3]综合体育训练馆类建筑比赛大厅气流组织设计与分析[D]. 娄佳濯.哈尔滨工业大学 2010
[4]夏热冬暖地区溶液除湿空调系统的湿度控制研究[D]. 廖柱.广州大学 2010
[5]窗户位置和尺寸对住宅室内自然通风的影响及效果评价[D]. 吕书强.天津大学 2010
[6]我国体育馆建筑造型设计研究[D]. 王一鸣.上海交通大学 2010
[7]建筑设计与自然风[D]. 王丁丁.郑州大学 2007
[8]高大场馆自然通风热分布系数的研究[D]. 陈红军.西安建筑科技大学 2007
[9]室内热源为主的自然通风房间热分布系数的研究[D]. 朱树园.西安建筑科技大学 2007
[10]百叶外遮阳对建筑自然通风影响的研究[D]. 汤民.同济大学 2007
本文编号：3651672
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/anquangongcheng/3651672.html
