典型圍合式建筑室內(nèi)外空氣環(huán)境特征的研究.pdf

1、庭院式建筑（即圍合式建筑）是一種具有悠久歷史的建筑布局形式。因其圍合空間具有較好的自然通風(fēng)利用潛力，并易于營(yíng)造相對(duì)獨(dú)立的戶外微氣候，因而被越來越多地應(yīng)用在城市現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中。許多公共建筑中的庭院被當(dāng)成中心或主要公共活動(dòng)場(chǎng)所。經(jīng)過幾十年的不斷優(yōu)化，很多庭院建筑已經(jīng)能夠與當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鬟M(jìn)行有機(jī)結(jié)合以實(shí)現(xiàn)充分利用能源和節(jié)能的目的。如在北方地區(qū)，利用庭院作為防風(fēng)建筑以及吸收太陽能;而南方氣候下，庭院式建筑則可以減少太陽輻射并有效地降低庭院內(nèi)和室內(nèi)

2、平均氣溫。
　　然而，在冬季寒冷氣候條件下，圍合式建筑所具有的自然通風(fēng)優(yōu)勢(shì)是否會(huì)造成冬季室內(nèi)通風(fēng)熱損失過大;在為人們戶外活動(dòng)需求營(yíng)造出良好庭院微氣候的同時(shí)，是否有足夠的能力移走內(nèi)部污染物。這些問題是圍合式建筑的節(jié)能效應(yīng)能否充分發(fā)揮的關(guān)鍵。為此本文針對(duì)圍合式建筑室內(nèi)外空氣環(huán)境特征展開了實(shí)測(cè)與數(shù)值模擬研究，同時(shí)對(duì)非圍合式建筑（行列式布局）也進(jìn)行了對(duì)比實(shí)測(cè)與數(shù)值計(jì)算分析。
　　本文先針對(duì)具有高人員密度特征的高校宿舍建筑，對(duì)非圍合式

3、建筑的冬季和夏季室內(nèi)空氣品質(zhì)和熱舒適狀況進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和調(diào)查。在這一基礎(chǔ)上，分別對(duì)圍合式建筑與非圍合式建筑的室內(nèi)空氣環(huán)境進(jìn)行了對(duì)比測(cè)量。結(jié)果表明，相同室外氣象條件下，圍合式建筑的房間通風(fēng)量大于非圍合式建筑，因而降低了圍合式建筑冬季非供暖房間對(duì)太陽能的利用效果;但在高人員密度房間中，這雖然導(dǎo)致了較低的室內(nèi)氣溫，但另一方面卻改善了室內(nèi)空氣品質(zhì)。
　　通過對(duì)不同的圍合式庭院空氣環(huán)境的實(shí)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)，若圍合式建筑中設(shè)置有空調(diào)系統(tǒng)，則空

4、調(diào)房間在夏、冬兩季滲透出的冷空氣或熱空氣對(duì)庭院空氣環(huán)境和通風(fēng)量的影響明顯。特別是供暖季節(jié)，即使在微風(fēng)情況下，本文實(shí)測(cè)結(jié)果均表明，熱浮力誘導(dǎo)的庭院通風(fēng)量大約相當(dāng)于室外背景風(fēng)速為4.5～5.9m/s時(shí)形成的風(fēng)壓通風(fēng)量，因此，可以有效地避免污染物在庭院內(nèi)的滯留和積聚;同時(shí)，由于庭院內(nèi)氣溫高于環(huán)境空氣溫度，可使實(shí)測(cè)建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱損失減少11％～20％。自然通風(fēng)對(duì)庭院熱環(huán)境的影響在不同的窗戶開閉和太陽輻射條件下效果不同，合理控制窗戶開啟狀態(tài)可有

5、效改善庭院內(nèi)熱環(huán)境的舒適性。
　　根據(jù)圍合式建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文利用數(shù)值方法對(duì)建筑庭院內(nèi)的氣流流動(dòng)和污染物濃度分布進(jìn)行了不穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，以考查其基本規(guī)律和特征，并以行列式建筑為基準(zhǔn)，分析和比較了不同風(fēng)向時(shí)，圍合式建筑形式對(duì)污染物擴(kuò)散的影響。結(jié)果表明，對(duì)于不穩(wěn)態(tài)過程，污染源散發(fā)期間，圍合式建筑比行列式建筑附近污染物濃度高，但污染物停止散發(fā)后，前者迅速衰減而后者衰減較慢。不同于行列式布局，圍合式建筑庭院內(nèi)污染物濃度對(duì)背景風(fēng)向的變

6、化不敏感。
　　穩(wěn)態(tài)條件下，大多數(shù)風(fēng)向時(shí)，庭院下部區(qū)域的排污能力與行列式布局基本相當(dāng)，且庭院上部空間的排污能力好于行列式布局;降低庭院進(jìn)口的開口高度對(duì)庭院內(nèi)2m以下空間空氣品質(zhì)的影響較小。由于減小庭院進(jìn)口面積可使庭院微氣候的獨(dú)立性更好，因此，庭院建筑采用高度較低的進(jìn)口（即交通口），比高開口更易與當(dāng)?shù)貧夂蛱卣飨嘟Y(jié)合，緩解庭院微氣候獨(dú)立性與空氣品質(zhì)對(duì)通風(fēng)量要求恰好相反的矛盾;同時(shí)發(fā)現(xiàn)，庭院迎風(fēng)面開口的高度對(duì)庭院內(nèi)污染物濃度隨建筑高度增