江南水鄉(xiāng)村鎮(zhèn)住宅自然通風(fēng)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、改革開放以來，隨著江南水鄉(xiāng)地區(qū)村鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，居民收入水平逐漸提高，居民對(duì)住宅舒適度的要求也不斷提升，同時(shí)受城市住宅的影響，村鎮(zhèn)住宅在建筑形式、功能、能源使用方式等方面逐漸向城市住宅靠攏，村鎮(zhèn)住宅的能耗越來越大。自然通風(fēng)可以在不增加能耗的前提下帶走室內(nèi)污濁的空氣，提升室內(nèi)的空氣質(zhì)量，改善室內(nèi)的熱舒適度，作為一種實(shí)用的生態(tài)技術(shù)，自然通風(fēng)一直在住宅建筑中發(fā)揮著重要的作用，在室外風(fēng)環(huán)境較好的江南水鄉(xiāng)地區(qū)更應(yīng)該得到廣泛的應(yīng)用。
　　針

2、對(duì)江南水鄉(xiāng)村鎮(zhèn)住宅的自然通風(fēng)，本文主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究:
　　1、從理論上闡述了自然通風(fēng)的原理，進(jìn)而探討了自然通風(fēng)在住宅建筑中的應(yīng)用。
　　本文首先從風(fēng)壓通風(fēng)、熱壓通風(fēng)等方面闡述了自然通風(fēng)的原理，并從熱舒適、降溫節(jié)能、居住健康等方面探討了自然通風(fēng)的優(yōu)越性;然后從傳統(tǒng)住宅和現(xiàn)代住宅兩個(gè)方面分析了自然通風(fēng)在住宅建筑中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
　　2、調(diào)研并分析了江南水鄉(xiāng)地區(qū)村鎮(zhèn)住宅及其自然通風(fēng)的現(xiàn)狀。
　　在闡述江南水鄉(xiāng)

3、地區(qū)地理氣候、人文經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上，分析了區(qū)域的風(fēng)環(huán)境，得知江南水鄉(xiāng)地區(qū)風(fēng)環(huán)境良好，有利用自然通風(fēng)實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的條件;然后從建設(shè)模式、能耗現(xiàn)狀、現(xiàn)存問題、發(fā)展趨勢(shì)四個(gè)方面分析了村鎮(zhèn)住宅的現(xiàn)狀，并調(diào)查了大量的村鎮(zhèn)聚落的樣本案例，通過對(duì)樣本案例的分析可知，村鎮(zhèn)住宅主要存在六種群體布局類型（沿河條式布局、沿河放射式布局、沿水自由式布局、團(tuán)式布局、行列式布局，密集式布局）和五種單體住宅類型（“一”字型住宅、“L”字住宅、竹筒式住宅、合院式住宅、多院

4、式住宅）。
　　本文從主觀和客觀兩個(gè)方面調(diào)研了村鎮(zhèn)住宅自然通風(fēng)的現(xiàn)狀，通過對(duì)江南水鄉(xiāng)村鎮(zhèn)居民的訪談及問卷調(diào)研，從主觀方面獲知居民對(duì)室內(nèi)的舒適情況滿意度不高，需要加強(qiáng)自然通風(fēng);通過對(duì)江南水鄉(xiāng)典型住宅的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，從客觀方面獲知:河流、巷道在群體建筑中起到了引風(fēng)、導(dǎo)風(fēng)作用;庭院、半開敝空間作為室內(nèi)外的過渡空間，有效的改善了室內(nèi)的通風(fēng);現(xiàn)代住宅在功能空間布置上比較靈活，建筑內(nèi)部可以獲得較好的自然通風(fēng)，但夏季易把室外的熱量帶入室內(nèi);傳統(tǒng)民居

5、夏季利用遮陽、隔熱效果較好的天井促進(jìn)通風(fēng)，有效的提高了室內(nèi)的舒適度，但其對(duì)外封閉的格局，影響夏季及過渡季節(jié)來流風(fēng)的進(jìn)入;村鎮(zhèn)住宅自然通風(fēng)的性能有待進(jìn)一步的提高。在調(diào)研的基礎(chǔ)上，總結(jié)了村鎮(zhèn)住宅自然通風(fēng)存在的問題，并找出了制約自然通風(fēng)的主要因素:村鎮(zhèn)住宅規(guī)劃布局及單體建筑設(shè)計(jì)的不合理，然后從不同季節(jié)的通風(fēng)需求及村鎮(zhèn)住宅的通風(fēng)設(shè)計(jì)兩個(gè)方面提出了村鎮(zhèn)住宅自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)要求。
　　3、建立了江南水鄉(xiāng)地區(qū)村鎮(zhèn)住宅自然通風(fēng)的評(píng)價(jià)方法。
　

6、　在分析現(xiàn)有的評(píng)價(jià)指標(biāo)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合江南水鄉(xiāng)地區(qū)的氣候條件、江南水鄉(xiāng)村鎮(zhèn)居民的主觀感受，提出了江南水鄉(xiāng)地區(qū)村鎮(zhèn)住宅自然通風(fēng)的評(píng)價(jià)方法，并在評(píng)價(jià)方法中引入量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)（靜風(fēng)區(qū)比率、舒適風(fēng)速區(qū)比率），便于建筑方案的對(duì)比分析;在本文的評(píng)價(jià)方法中，室外風(fēng)環(huán)境從風(fēng)速、風(fēng)速放大系數(shù)、室外舒適風(fēng)速區(qū)比率、室外靜風(fēng)區(qū)比率、建筑前后壓差五個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，室內(nèi)風(fēng)環(huán)境從風(fēng)速、空氣齡、室內(nèi)舒適風(fēng)速區(qū)比率三個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　4、建立了計(jì)算結(jié)

7、果準(zhǔn)確、計(jì)算速度快的自然通風(fēng)數(shù)值模擬方法。
　　在對(duì)比分析常用的CFD軟件的基礎(chǔ)上，優(yōu)選了計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確、網(wǎng)格功能強(qiáng)大、自定義功能豐富、便于自動(dòng)化運(yùn)行的軟件(STAR-CCM+)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算，并對(duì)軟件的功能進(jìn)行了擴(kuò)展，開發(fā)了輸入條件計(jì)算模塊（風(fēng)速剖面）和后處理計(jì)算模塊（風(fēng)速放大系數(shù)、舒適風(fēng)速區(qū)比率、靜風(fēng)區(qū)比率、壓強(qiáng)差、空氣齡），提高了軟件對(duì)建筑風(fēng)環(huán)境模擬的適用性。通過對(duì)比數(shù)值模擬和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，優(yōu)選了計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確的湍流模型（可

8、實(shí)現(xiàn)的k-Epsilon兩層模型）用在以后的研究中，并結(jié)合現(xiàn)有的研究成果，確定了數(shù)值模擬的解析條件;通過與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比，驗(yàn)證了數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　在數(shù)值模擬的過程中，對(duì)工作步驟進(jìn)行分解，找出了不同工況中相同的工作步驟，利用STAR CCM+的“宏”工具，錄制了相同工作步驟的Java語言程序文件，在后續(xù)的計(jì)算中可直接運(yùn)行文件，實(shí)現(xiàn)了相同工作步驟的自動(dòng)化運(yùn)行，簡(jiǎn)化了數(shù)值模擬的工作。
　　5、從群體建筑布局方面總

9、結(jié)了村鎮(zhèn)住宅的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)策略。
　　本文在對(duì)群體建筑的典型案例、相關(guān)設(shè)計(jì)因素分析的基礎(chǔ)上，從村鎮(zhèn)聚落選址、群體建筑布局、建筑朝向、建筑間距、建筑高度、水體布置、開敞空間分布、植物配置、數(shù)值模擬分析等方面總結(jié)了群體建筑的自然通風(fēng)設(shè)計(jì)策略。
　　村鎮(zhèn)住宅宜選擇臨水或沿河布置。群體建筑的布局可以選擇行列式布局;或選擇沿河條式布局、沿河放射式布局、臨水自由式布局，局部的組團(tuán)設(shè)計(jì)采用行列式布局;盡量避免采用密集式的布局。避免出現(xiàn)局部

10、的建筑密集區(qū)，特別是在迎風(fēng)面第一排建筑不宜太密，以免阻擋來流風(fēng)進(jìn)入群體建筑內(nèi)部。村鎮(zhèn)住宅的朝向在正南至南偏東22.5度之間，具有良好的日照和通風(fēng)效果。建筑間距在12～18米之間，建筑密度在31％～36％之間，村鎮(zhèn)住宅在夏季、冬季均具有較好的室外風(fēng)環(huán)境。相同建筑高度布局的方式優(yōu)于高低交錯(cuò)的布置方式，建筑高度為兩層的案例在夏季、冬季均具有較好的室外風(fēng)環(huán)境。水體宣布置在建筑的東南向、南向、東向，河流不宜平行夏季主導(dǎo)風(fēng)向布置。植被的種類、位置、

11、高度應(yīng)依據(jù)季節(jié)的變化進(jìn)行選擇、搭配，開敞空間的形狀、大小應(yīng)根據(jù)群體建筑的情況布置，以改善建筑周圍的風(fēng)環(huán)境狀況。
　　6、從單體建筑設(shè)計(jì)方面總結(jié)了村鎮(zhèn)住宅自然通風(fēng)的設(shè)計(jì)策略。
　　在對(duì)單體建筑的典型案例、相關(guān)設(shè)計(jì)因素分析的基礎(chǔ)上，從形體優(yōu)化、平面的通風(fēng)組織、垂直的通風(fēng)組織、門窗洞口的布置、輔助式通風(fēng)設(shè)計(jì)手法措施（天井、冷巷、通風(fēng)塔、遮陽板、導(dǎo)風(fēng)板、屋頂通風(fēng)、立面通風(fēng)、地道通風(fēng)、夜間通風(fēng)）、數(shù)值模擬分析等方面總結(jié)了單體建筑的自然

12、通風(fēng)設(shè)計(jì)策略。
　　根據(jù)建筑基地的風(fēng)環(huán)境和建筑的功能布局，采用設(shè)置陽臺(tái)、內(nèi)開天井、體型錯(cuò)落等設(shè)計(jì)措施，在豐富建筑造型的基礎(chǔ)上，優(yōu)化建筑內(nèi)部的通風(fēng)廊道，改善室內(nèi)的風(fēng)環(huán)境?！耙弧弊中巫≌仔纬纱┨蔑L(fēng)，利于自然通風(fēng);“L”字形住宅的自然通風(fēng)跟來流風(fēng)風(fēng)向及其平面伸出的翼有關(guān);竹筒式住宅的面寬窄、進(jìn)深大，不利于室內(nèi)自然通風(fēng)，但其巷道、天井的組合形成了建筑內(nèi)部的通風(fēng)廊道，有效的改善了室內(nèi)的風(fēng)環(huán)境;合院式住宅對(duì)外封閉，室內(nèi)較難形成貫通的風(fēng)道，自

13、然通風(fēng)效果欠佳;在建筑平面布局時(shí)，應(yīng)根據(jù)基地的情況對(duì)建筑平面進(jìn)行優(yōu)選，在合理布局的同時(shí)創(chuàng)造貫穿的室內(nèi)風(fēng)道;在主要使用房間內(nèi)組織形成穿堂風(fēng)，避免形成靜風(fēng)區(qū)。在水平通風(fēng)的基礎(chǔ)上，連接垂直方向的貫通空間（樓梯間、天井、通風(fēng)塔），形成立體交錯(cuò)的通風(fēng)廊道，提升自然通風(fēng)的效果。合理的開設(shè)門窗洞口，使室內(nèi)形成良好的貫通風(fēng)道，避免整個(gè)房間只有一個(gè)開口，避免進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的直通，避免進(jìn)、出風(fēng)口都開在負(fù)壓墻面的同一側(cè);窗口寬度一般控制在房間寬度的1/3～2