自然通风耦合模拟分析及设计导则研究

• 作 者: 张明瑞
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 自然通风 通风与热耦合计算 自然通风影响因素 快速分析

自然通风作为最传统的人类营造舒适的居住环境的手段之一，长久以来都是建筑设计中非常重要的一个考虑因素。但是随着现代建筑越来越依赖空调系统调节室内环境温湿度，以机械通风方式来保证室内健康通风，自然通风的作用逐渐被忽视。尤其在高层办公建筑中，由于自然通风的不确定性无法时刻保障室内环境的舒适，很多建筑都采用了密闭式设计，完全不可应用自然通风。自然通风由于和自然气象条件密切相关，所以有不确定性和随机性。但是从统计的意义来看，自然通风仍然是可以被定量的计算分析并加以应用的。一些国内外的文献提供了计算自然通风的方法，并有一些软件实现了自然通风的模拟计算。但是自然通风是与热环境密切相关的，对于连续的自然通风与热模拟耦合计算目前还没有成熟的手段解决。对于自然通风过程中风压的处理，单侧通风的计算等问题也处理得不够完善。本文针对这一计算、分析、设计需求展开了以下研究：首先，本文通过文献调研综述了目前自然通风的研究现状。整理了目前自然通风计算中常用的方法，评估自然通风效果的不同方法以及自然通风状态下的热舒适指标。指出工程中目前常用的单点典型时刻计算和气候适应性评价法的不足，提出了全年耦合计算配合能耗分析的方法研究自然通风问题。其次，基于这一方法评估目前市面上的商用软件，调研发现没有适合需求的研究工具，于是在清华大学能耗模拟平台DeST的基础上开发通风模块Vent以实现通风与热的全年耦合模拟计算。归纳了自然通风计算中需要输入的参数，介绍了DeST-Vent实现的数学与物理基础（多区域网络法）和计算实现流程并用其他软件结果和一个实测实验验证了DeST-Vent的准确性。第三，基于全年8760小时的自然通风模拟评价研究，论文分析了可能影响自然通风效果的因素，并将其中的主要因素进行归纳整合，提出从4个不同角度分析，分别为：建筑自然通风的形式，建筑周边环境布局，建筑自然通风控制温度以及建筑所处气候区域。加以分析得到4种影响自然通风效果的规律。并提出用于建筑设计初期快速定量评价自然通风效果的速查公式。