不同建筑布局对室外热环境的影响及节能效果分析

【摘要】：由于我国各气候区气象条件的不同,在城市规划和建设中所采用的建筑布局形式也有所差异,从而导致城市街区及建筑群内的空气微环境也具有不同的特点。为此,本文针对几种典型布局的建筑,讨论了建筑周围的热环境,并对冬季时室外热舒适性与建筑节能效应及进行了研究。 在利用已有实验数据验证数值模拟方案的基础上,本文采用CFD方法,选取了四种典型布局建筑群,对建筑群周围的气流场及温度场进行了数值模拟,并对模拟结果进行了分析和讨论。同时,运用Suncast程序对上述四种模型进行了日照面积模拟,根据模拟结果分析了建筑形式与建筑间距对各建筑所能获取的日照面积的影响规律,并利用温、湿度仪对两类围合式布局的建筑进行了实测。另外,根据数值模拟结果,计算分析了建筑形式的改变对建筑能耗的影响,并采用风冷却指数评价了冬季时建筑周围的热舒适性。 由Suncast程序的模拟结果表明,夏季时,影响建筑日照面积的主要因素是建筑形式,而冬季时则是建筑间距；利用各种布局建筑周围气流场的数值模拟结果进行节能效应的计算后可以发现,冬季条件下,两类围合式建筑的节能效应更明显,尤其是全围合式建筑,而行列式与错列式建筑由于建筑群间的气流强度较大,节能效应并不突出。在对实测结果进行数据分析后发现,全围合式建筑与半围合式建筑相比,前者庭院内温度比后者高,而且随时间的变化较小,能够获得相对稳定舒适的环境,庭院式建筑与单体建筑室内温、湿度受太阳辐射的影响规律有所不同；运用风冷却指数对冬季时建筑周围热舒适性的评价结果表明,风冷却指数的分布规律与建筑周围气流的分布规律基本一致。 【关键词】：热环境 太阳辐射 建筑布局 节能效应 热舒适
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU111;TU201.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-10
• 主要符号表10-12
• 第一章 绪论12-16
• 1.1 选题研究背景12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 不同布局建筑周围风环境的研究13-14
• 1.2.2 太阳辐射及室外热环境的研究14-15
• 1.3 本文研究内容15-16
• 第二章 数值模拟理论及模型验证16-24
• 2.1 数学模拟方法16-19
• 2.1.1 湍流流动及模型选用16
• 2.1.2 控制方程的离散16-18
• 2.1.3 SIMPLE算法18-19
• 2.2 研究模型的基本描述19
• 2.3 本文数学模型验证19-24
• 2.3.1 等温情况时的数学模型验证19-21
• 2.3.2 非等温情况时的数学模型验证21-24
• 第三章 不同建筑布局时太阳辐射对建筑热湿环境的影响24-45
• 3.1 不同气候区、不同建筑布局时的日照面积模拟与分析24-30
• 3.1.1 夏热冬冷地区25-27
• 3.1.2 夏热冬暖地区27-29
• 3.1.3 严寒地区29-30
• 3.2 不同建筑布局时太阳辐射对室内热湿环境的影响30-36
• 3.2.1 测量仪器及测点位置说明31-32
• 3.2.2 温度测量数据及分析32-35
• 3.2.3 湿度测量数据及分析35-36
• 3.3 不同建筑布局时太阳辐射对室外热湿环境的影响36-44
• 3.3.1 全围合建筑室外热湿环境36-39
• 3.3.2 半围合建筑室外热环境39-41
• 3.3.3 半围合与全围合建筑室外热湿环境的比较41-44
• 3.4 本章小结44-45
• 第四章 冬季不同布局建筑的附加节能效果45-59
• 4.1 不同布局建筑的附加节能效果45-49
• 4.1.1 数值模拟方法45-46
• 4.1.2 忽略温差时附加节能率的计算方法46-48
• 4.1.3 考虑温差时附加节能率的计算方法48-49
• 4.2 忽略温差时的模拟计算结果49-54
• 4.2.1 背景风速v=3m/s时各种模型的平均对流换热50-54
• 4.2.2 背景风速v=6m/s时各种模型的平均对流换热54
• 4.2.3 背景风速v=9m/s时各种模型的平均对流换热54
• 4.3 结果分析54-58
• 4.3.1 不同背景风速下附加节能率的分析比较54-56
• 4.3.2 不同间距半围合模型附加节能率的分析比较56
• 4.3.3 考虑温差时全围合模型的附加节能率56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 冬季室外热舒适的评价59-64
• 5.1 不同布局建筑冬季室外热舒适性研究现状及评价方法59-60
• 5.1.1 国内外研究现状59
• 5.1.2 冬季室外热舒适性评价方法59-60
• 5.2 冬季室外热舒适性的评价60-63
• 5.2.1 不同布局建筑周围的气流场分布60-62
• 5.2.2 不同布局建筑周围热环境评价结果及分析62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 结论64-65
• 参考文献65-69
• 附录69-87
• 攻读硕士期间发表的学术论文87-88
• 致谢88

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