郑州市被动式超低能耗建筑室内热舒适性的监测及模拟研究

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随着城市化进程的快速发展,人们对室内环境的舒适健康越来越关注。与此同时,以节能和舒适为目的的被动式建筑在我国获得了大力推广。该类建筑注重降低建筑的本体能耗需求,并充分利用可再生能源,通过主动式与被动式技术的集成,实现以更少的能源消耗提供舒适的室内环境。但我国的被动式建筑发展尚处于起步阶段,且研究多集中于建筑前期规划和设计阶段的定性与定量分析,而有关其热舒适性方面的研究还存在一定程度的欠缺。针对此,本文对被动式超低能耗建筑的室内热舒适性进行了深入的探讨。首先,本课题在大量文献分析和理论研究的基础上,聚焦于郑州市已实际运行的被动式超低能耗建筑,对其三个特征房间在不同工况下的室内空气温度、相对湿度、风速以及黑球温度等热环境参数进行了测试。通过PMV-PPD和不均匀系数等评价指标分析可知:过渡季节自然通风工况下,三个特征房间的预测热感觉为稍凉。其中,会议室的平均温度要高于其余两个房间;夏季高热季节制冷+风扇工况下,随着风扇的开启与关闭,办公室Y=1.1m高度的空气温度、含湿量和相关的不均匀系数都会随之变化;夏季高湿季节制冷工况下,相比高档风速,中档风速下房间的PMV均值更接近0且PMV值属于Ⅰ级热舒适的概率更大。其次,在过渡季、夏季高热和夏季高湿季节中,对该建筑的室内人员进行了多批次舒适性问卷调查。通过对调查结果的分析和以加权平均法确定了各季节特征下人员的服装热阻均值、新陈代谢率等基础数据。最后,为了进一步提升部分工况下的热舒适性,本课题在实测的基础上,对过渡季的自然通风工况、夏热高热季节的制冷+风扇工况以及夏季高湿季节的制冷工况等进行了更加深入的模拟研究,包括两种开窗方式、三种风扇档位以及送风温度19℃、21℃、23℃和送风风速2m/s、3m/s、4m/s交叉的9种模拟试验。由模拟结果分析可知:在被动式超低能耗建筑背景下,外窗的上悬开启方式优于外窗的内平开方式,不同风扇档位对办公室室内整体舒适性影响不大,送风温度23℃、送风风速2m/s的送风参数是最佳运行组合。在前人研究的基础上,本文对郑州气候特征下被动式超低能耗建筑室内舒适性的实测进行了补充,并采用问卷调查和不均匀系数对不同特征房间的舒适性进行分析与评价。此外,本文对重点工况下房间的舒适性进行模拟,提出其舒适性改善的策略方案,可以为被动式建筑室内舒适性的调节和控制提供参考。
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