【摘要】：伴隨中國城市化進程和經(jīng)濟發(fā)展，中國住宅能耗快速增長，住宅建筑節(jié)能議題受到越來越多人的重視。自然通風(fēng)利用風(fēng)壓、熱壓進行通風(fēng)，不僅能提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，還能有效降低住宅空調(diào)能耗。利用自然通風(fēng)降低住宅空調(diào)能耗，是住宅建筑節(jié)能的重要手段。 已有的住宅自然通風(fēng)研究多只針對單一時刻工況，以室內(nèi)氣流分布、溫度為評價指標(biāo)，缺乏從全年通風(fēng)量、能耗角度對住宅自然通風(fēng)效果進行評價，難以為設(shè)計人員提供參考。為了解決上述問題，本文采用建筑能耗耦合分析法，以建筑全年自然通風(fēng)平均換氣次數(shù)N、全年累計冷負(fù)荷節(jié)約率ACSR為評價指標(biāo)，對北方高層住宅的自然通風(fēng)效果展開了如下研究： 首先，改進建筑能耗耦合模擬軟件DeST-VentPlus，提升其易用性及可靠性。主要改進工作包括優(yōu)化拓?fù)渥R別流程，使其自動識別孤立節(jié)點；修改軟件算法，提升運算速度；添加了矩形建筑風(fēng)壓系數(shù)自動計算模塊等。 其次，通過文獻調(diào)研歸納總結(jié)了常見的四類北方高層住宅平面：板樓、V型塔樓、方形塔樓、十字形塔樓。模擬計算四類高層住宅平面的自然通風(fēng)效果，考察住宅平面、通風(fēng)面積窗地比、建筑密度、建筑層數(shù)、室內(nèi)內(nèi)熱源大小對于自然通風(fēng)效果的影響。模擬結(jié)果表明，自然通風(fēng)能有效降低室內(nèi)的空調(diào)負(fù)荷，并提升室內(nèi)空氣品質(zhì)。以北京市18層的孤立住宅建筑為例，在5%的通風(fēng)面積窗地比下，住宅的全年自然通風(fēng)平均換氣次數(shù)N達(dá)到了8次以上，住宅的全年累積冷負(fù)荷節(jié)約率ACSR達(dá)到了60%以上，節(jié)約不少于7kWh/(m2·a)的空調(diào)電耗。 第三，分析住宅的負(fù)荷、通風(fēng)特性，結(jié)合大量模擬結(jié)果，總結(jié)一套北方高層住宅自然通風(fēng)效果快速評價方法。提出了考慮建筑平面、建筑密度、層數(shù)、城市氣象參數(shù)等影響因素的自然通風(fēng)換氣次數(shù)速算方法；提出換氣次數(shù)N-冷負(fù)荷節(jié)約率ACSR的對數(shù)擬合公式，，能快速估算不同自然通風(fēng)換氣次數(shù)下的全年累積冷負(fù)荷節(jié)約率。 本文改進了建筑能耗耦合模擬軟件DeST-VentPlus的計算性能，搭建了北方常見高層住宅平面的自然通風(fēng)建筑能耗計算模型，根據(jù)模擬分析提出了一套北方高層住宅自然通風(fēng)效果的快速計算方法，可用于評價優(yōu)化北方高層住宅自然通風(fēng)效果。
【圖文】：

圖 2.1 DeST 架構(gòu)圖常見的自然通風(fēng)計算方法有經(jīng)驗公式法，多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)法，計算流體動FD)等。綜合考慮運算速度、精度要求，多區(qū)網(wǎng)絡(luò)法是模擬建筑內(nèi)通的較優(yōu)選擇。目前的建筑能耗模擬軟件多采用多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)法計算自然。多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)法將建筑內(nèi)的每個房間視為一個有集總參數(shù)（溫度、壓力點，將門窗等允許通風(fēng)的開口視為阻力支路，從而將實際建筑簡化為力部件”和“節(jié)點”的流體網(wǎng)絡(luò)模型[11]。根據(jù)伯努利方程、支路阻、質(zhì)量守恒關(guān)系可建立起描述建筑通風(fēng)特征的非線性方程組，通過求組得到建筑內(nèi)各房間壓力、通風(fēng)量等通風(fēng)參數(shù)。

圖 2.1 DeST 架構(gòu)圖常見的自然通風(fēng)計算方法有經(jīng)驗公式法，多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)法，計算流體動力學(xué)(CFD)等。綜合考慮運算速度、精度要求，多區(qū)網(wǎng)絡(luò)法是模擬建筑內(nèi)通風(fēng)狀況的較優(yōu)選擇。目前的建筑能耗模擬軟件多采用多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)法計算自然通風(fēng)量。多區(qū)域網(wǎng)絡(luò)法將建筑內(nèi)的每個房間視為一個有集總參數(shù)（溫度、壓力）的節(jié)點，將門窗等允許通風(fēng)的開口視為阻力支路，從而將實際建筑簡化為擁有“阻力部件”和“節(jié)點”的流體網(wǎng)絡(luò)模型[11]。根據(jù)伯努利方程、支路阻力模型、質(zhì)量守恒關(guān)系可建立起描述建筑通風(fēng)特征的非線性方程組，通過求解方程組得到建筑內(nèi)各房間壓力、通風(fēng)量等通風(fēng)參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TU834.1

【參考文獻】

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本文編號：2573941