【摘 要】
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城市中公共建筑能耗强度加速提升的现状促使建筑师探索借助自然能源调控建筑微气候环境的设计策略,降低能耗及其他负面环境影响。自然通风作为一项广泛使用的被动技术,在室外条件适宜时可有效提升室内空气质量、降低室内温度、带走室内湿气、提升使用者热舒适,具有广泛的环境、经济和社会效益。我国的亚热带季风气候区面积较大,季风发达,湿热时节漫长,是应用自然通风保持空间凉爽和干燥的极佳气候区。基于自然通风的多重效益,
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(2017YFC0702300)之课题“具有气候适应机制的绿色公共建筑设计新方法”(2017YFC0702302),2017-2020;
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城市中公共建筑能耗强度加速提升的现状促使建筑师探索借助自然能源调控建筑微气候环境的设计策略,降低能耗及其他负面环境影响。自然通风作为一项广泛使用的被动技术,在室外条件适宜时可有效提升室内空气质量、降低室内温度、带走室内湿气、提升使用者热舒适,具有广泛的环境、经济和社会效益。我国的亚热带季风气候区面积较大,季风发达,湿热时节漫长,是应用自然通风保持空间凉爽和干燥的极佳气候区。基于自然通风的多重效益,本研究旨在从形体和空间设计视角探索亚热带季风气候中城市公共建筑利用自然通风提升室内外空间环境质量的设计方法和策略。研究综合运用交叉学科文献研读、计算流体力学(CFD)数值模拟、案例分析研究与归纳等方法,从建筑自然通风设计的前期分析、形体设计和空间组织三个层面探讨城市环境中公共建筑自然通风的设计策略:针对建筑自然通风设计中经常忽略前期分析阶段内容的状况,研究指出气候要素和周边物质要素分析是建筑自然通风设计的前提性程序;系统地提出亚热带季风气候中城市公共建筑自然通风前期分析中的内、外部影响要素,利于设计者在前期分析阶段全面地把控分析内容。基于密集城市环境中自然通风相对稀缺、亚热带湿热时节较长的气候特征,研究强调增进城市公共建筑内外的自然通风,提出增加形体迎风表面粗糙度以有效利用过渡季节的多变风向提振主迎风面风压;提出可渗透形体的设计策略,增进自然风进出建筑内部并利于提升背风向风环境,且需注意形体渗透处理的方向差异。研究发现自然通风与自然采光、被动太阳能得热的形体设计策略具有一致性:浅进深的形体兼顾风压通风、采光和被动得热,大进深平面中布置的中庭和采光井除了自然采光,还可作为送风和排风通道;北向紧凑、南向舒展的形体在北亚热带兼顾冬季被动集热和过渡季节及夏季的自然通风。在亚热带季风气候的城市环境中对于具有复杂功能组成的公共建筑,研究提出风压通风和热压通风在时间和空间维度上的协同理念,指出开放式流动空间浪费能源的潜在弊端,提出通过时间分段和空间分区进行混合通风调控室内环境的具体方式,在时空维度最大化地利用自然动力促进室内空气流动,提升自然通风的多重效益。通过对自然通风廊道概念进行梳理,研究提出建筑空间架构组织是公共建筑自然通风设计的关键策略。基于上述研究,最后归纳亚热带气候中公共建筑进行自然通风设计的指导流程及设计要点,总结促进公共建筑自然通风的形体布局模型以及使用风压、热压和风热协同动力进行自然通风的公共建筑空间组织模型。
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