广州地区围合式住区室内自然通风研究

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自然通风是绿色建筑最重要的气候调节策略之一。室内自然通风不仅受到房间布局、开口尺寸和位置等“微观”因素的作用,同时许多“宏观”因素,如规划设计参数等,也会对室内通风产生深远影响。本文以广州市围合式住区组团为研究对象,采用调研分析、理论研究和数值模拟等手段,研究得到了室内风压通风能力和组团规划设计参数二者之间的数量关系。为此,本文主要完成了以下工作:1)完成了室内通风模拟研究的若干项基础性工作:a)验证了CFD模拟软件Fluent对于本文所关注的室内通风研究的适用性并检验了其计算精度;b)分析了广州市典型气象年的风气象数据,统计得到了5月、10月和11月各月的平均风速、主导风向及各风向频率;c)确定了室内通风的研究区域及其评价指标;2)以广州市围合式住区的一个典型“板式”住宅单元C2栋作为研究对象,利用CFD软件分析了C2栋户型1在16个风向下,风速为1.0~3.0m/s共45种工况下的室内通风情况。并根据前文确定的室内自然通风的两个评价指标:通风换气次数和舒适风速(0.2~1m/s)区域所占的面积比例,得到了营造室内舒适风环境所需的风压差。同时也证明了风压差系数与舒适风速区域面积比之间存在一定的数量关系;3)以“建筑联体宽度、单体进深、正向间距、侧向间距、首层架空率以及来流风向角”共6个规划设计参数作为试验因素,同时以“建筑迎、背风面风压差系数平均值”和“室外平均风速比”作为试验指标,设计了18组正交试验,采用CFD模拟分析了广州地区“围合式住区组团的典型模型”的建筑外表面风压分布情况。通过对正交试验影响因子的极差分析和方差分析,探究了各因素分别对这两个试验指标的影响程度;4)分别研究了侧向间距、单体进深和风向角三个“单因素”对建筑迎背风面风压差平均值的影响规律;接着对模拟结果进行了多元回归分析,得到了“围合式组团风压差系数加权平均值”的简化计算公式,并通过多种统计检验手段,证明了此简化计算公式的可信度;5)建立了围合式住区组团建筑室内自然通风的优化设计和定量评价的数学模型,总结了前文对住区室内、外通风的模拟结果,从而给出了一些关于围合式组团设计的指导性建议。
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