教室是师生之间进行学术交流的主要场所,具有人员密集性大,使用率高,人员流动性强等特点,教室内的空气品质好坏直接影响室内师生的精神状态和身心健康。据统计,大多数北方学校建筑夏季通风多采用自然通风形式,但是出于建筑体型和整体设计规划考虑,难免会出现个别教室处于不利工况区的情况,使得教室内污染物不能得到有效排出,严重影响室内空气品质。在此背景下,本课题以沈阳某高校某典型阶梯教室为对象,通过理论分析、实地调研以及数值模拟相结合的方法,对当前该教室存在的空气质量问题展开研究,有针对性地提出相应的改造方案,寻求改善夏季自然通风效果的最佳途径。通过对学生的问卷调查发现,多数学生表示对该教室的热环境及空气品质不满意,尤其是在6月中下旬和7月上旬上课期间,教室内闷热,异味大,严重影响了正常的教学环境。其中,人员密度大,课程安排紧凑,自然通风量不足均是导致这些问题的主要因素。因此,建议学校在合理安排教学环节的同时,在不影响该教室既有结构的基础上进行优化改造,重点是窗户的改造,以此来加强自然通风效果,达到改善教学环境的目的。建立建筑模型,利用Airpak模拟软件分析在自然通风条件下,教室在三种使用工况(自习、考试、上课)下的室内气流组织状况及污染物扩散情况,结论为:自习教室和考试教室工况下,室内的温度、风速和CO2浓度平均值都在标准范围内;而当教室内人数较多且密集,即上课工况(155人)时,教室内的温度和CO2浓度值均偏高,室内平均温度高达28.2℃,且室内CO2平均浓度达0.1022%,超出国家标准限值0.07%,特别是在教室后排靠近内墙侧的局部区域出现CO2浓度值高达0.1291%的严重超标现象。本课题设计了四种不同开启位置及数目的门窗组合形式,以及两种改造内墙非承重结构来增加廊窗的方案,模拟分析了六种方案在自然通风工况下的室内温度场、速度场、CO2浓度场以及空气龄的分布情况,结论为:上课时该阶梯教室仅依靠当前现有门窗进行通风并不足以使教室内的空气品质得以有效改善,因此必须在教室内墙进行加窗改造。最终得到最佳改造方案case6,即在保持外窗wc1、wc3、wc5和教室前后门开启的前提下,在教室内墙分别设置三个与教室开启外窗对应且大小为0.8×0.6m的廊窗,同时在教室后排区域的两侧内墙上各设一个尺寸为0.8m×0.6m的内窗,内窗顶部距地高度h=2.6m,进行自然通风,此时该工况下所得到的温度、风速、CO2浓度及空气龄对应平均值依次为27.4℃,0.21m/s,0.0617%和123s,均满足规范标准,此时教室内的热舒适度和空气新鲜度均得到有效改善。