逆向被动式通风降温系统在住宅建筑中的可行性应用初探

【摘要】：生态建筑在环境问题和能源危机的双重压迫下应运而生，这也是未来建筑的必然发展趋势。目前为止，大范围内建筑师对自身职责的定位是设计出坚固、实用、美观的建筑，而更深一层次的建筑室内舒适度等问题却成为遗留给各相关专业的难题。生态建筑涵盖领域广，诚然不可能面面俱到，但与设计汲汲相关的被动式设计应成为建筑师的应有素质。 作者在学习过程中遇到诸多问题，深切的体会到建筑设计应不仅停留在纯粹的形式感表达上面，更应是以“有机健康建筑”为目标将被动式设计贯穿始终。本文中作者拟解决问题如下： 1.被动式通风降温相关策略分类及在建筑中的实现方式。被动式设计涉及被动式采暖策略和被动式降温策略。针对我国不同热工分区、不同建筑类型有不同的设计要求。作者针对被动式通风降温策略归纳出自然通风、柏努力效应、夜间通风、逆向被动式通风系统，并对上述策略在建筑中的实现方式做了解析。 2.逆向被动式通风系统相关理论研究。逆向被动式通风系统目前在国内外的研究与实践并不多，本文对其适用地域、起源、设计原则等进行了归纳解析。 3.天津地区单低层住宅原型建筑应用逆向被动式通风系统的可行性研究及潜力初探。本文拟以SDE2010天津大学参赛团队sunflower为模拟研究对象，在此基础上进行逆向通风系统的运用，并进行计算流体力学airpak数值模拟，进而扩展到单低层住宅原型上。关于在其他类型建筑中的运用留待后续研究。 被动式通风降温系统因其从整体出发的系统设计考量，可使建筑更有机；不消耗能量或耗能少等优势在建筑中有较好的应用前景。且这些系统和传统建筑内涵以及设计本质有内在关联。期待本文能起到抛砖引玉的作用，对后续研究提供一点参考。 【关键词】：被动式通风降温 逆向通风系统 天津 SDE2010-sunflower airpak 数值模拟
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU834
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-27
• 1.1 选题背景9-13
• 1.1.1 环境问题、能源危机与可持续发展计划9-10
• 1.1.2 低碳建筑、建筑节能与被动式节能10-13
• 1.2 提出问题与拟解决关键问题13
• 1.3 概念界定与解析13-15
• 1.4 国内外研究现状15-22
• 1.4.1 国外研究现状15-16
• 1.4.2 国内研究现状16-22
• 1.5 存在问题22
• 1.6 国内外相关绿色建筑节能法规22-24
• 1.7 研究意义、目的、方法24-26
• 1.7.1 研究意义24
• 1.7.2 研究目的24-25
• 1.7.3 研究方法25-26
• 1.8 研究框架26-27
• 第二章 气候分析及被动式通风降温方式解析27-51
• 2.1 我国气候特点及因气候衍生的建筑形式解析27-30
• 2.2 被动式设计原理及其分类30-33
• 2.2.1 被动式设计原理与古代风水渊源及其设计原则31-33
• 2.3 被动式降温方式分类33-35
• 2.4 自然通风原理35-45
• 2.4.1 风压通风35-42
• 2.4.1.1 风压通风影响因素35-36
• 2.4.1.2 风压通风实现途径及案例36-42
• 2.4.2 热压通风42-45
• 2.4.2.1 热压通风影响因素42
• 2.4.2.2 热压通风实现途径及案例42-45
• 2.5 柏努力效应45-48
• 2.5.1 柏努力效应定义及运用条件45-46
• 2.5.2 柏努力效应实现途径及案例46-48
• 2.6 夜间对流通风降温原理48-49
• 2.7 逆向被动式通风方式基本原理49
• 2.8 本章小结49-51
• 第三章 逆向被动式通风系统相关理论及应用51-80
• 3.1 逆向被动式通风系统的适宜气候地区及起源51-54
• 3.2 逆向通风塔的设计原则和策略54-56
• 3.3 逆向被动式通风塔的 4 种冷却方式56-59
• 3.3.1 通过潮湿衬垫冷却58
• 3.3.2 通过淋浴冷却58
• 3.3.3 通过多孔介质冷却58
• 3.3.4 通过雾化喷淋冷却58-59
• 3.4 典型案例解析59-79
• 3.4.1 应用 PDEC 和 PHDC 系统的案例解析59-71
• 3.4.2 住宅典型案例：SDE 斯图加特通风塔解析71-75
• 3.4.3 SDE 中其他应用被动式通风系统的实例解析75-79
• 3.5 本章小结79-80
• 第四章 逆向被动式通风降温系统在 SDE2010-sunflower 中的应用与 airpak 数值模拟分析80-105
• 4.1 模拟软件介绍及热舒适性标准80-82
• 4.1.1 Airpak 简介80
• 4.1.2 热舒适模型相关标准80-81
• 4.1.3 对太阳能住宅原型可进行的改造以及可行性原型实验对比设置81
• 4.1.4 实验目的81-82
• 4.2 天津地区气候环境及气象参数82-89
• 4.2.1 实例：天津大学可再生能源园85-89
• 4.2.2 SDE2010 及天津大学太阳能住宅原型-sunflower 简介89
• 4.3 仅有南北穿堂风 VS 有天井天窗热压通风（sunflower 原有自然通风）89-94
• 4.3.1 对比分析建筑在有无天井天窗热压通风时对建筑室内速度场的影响90-93
• 4.3.2 对比窗户不同的开启方式下对室内风速场的影响93
• 4.3.3 结论93-94
• 4.4 无自然通风 VS 有逆向通风塔(PDC)通风94-99
• 4.4.1 逆向通风塔在建筑中定位尺寸及相关边界条件94-97
• 4.4.2 对比分析建筑在有无逆向通风塔时室内温度场、速度场分布97-99
• 4.4.3 结论99
• 4.6 相变材料在建筑被动式通风节能系统中的应用99-104
• 4.6.1 相变材料的简介101-102
• 4.6.2 相变材料在 sunflower 中应用策略102-104
• 4.7 本章小结104-105
• 第五章 结语105-106
• 5.1 结论105
• 5.2 存在的问题105-106
• 参考文献106-110
• 发表论文和科研情况说明110-111
• 致谢111

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