常温种子库水平、垂直遮阳对室内温度、空气龄的影响研究 ——以青岛瑞克斯旺种子库为例

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种子贮藏是我国种子生产过程中很重要的一环,种子仓库作为进行种子贮存的主要地点和场所,其贮存环境的优劣直接决定了种子的贮藏质量。目前我国大部分地区的现有种子仓库中,常温种子库是最主要的一类种子仓库,占全国种子库总数的70%以上。常温种子库是一种不使用空调制冷或升温,仅靠自然通风改善室内环境的储藏建筑,其特点是贮藏周期短,种子循环快,对储藏的室内热湿环境要求低于恒温种子库。种子在贮藏期间需要一个相对阴暗的室内光环境,同时还要尽量减少夏季室内的高温时长并降低室内的湿度。减少室内高温时长是种子安全度夏的一个重要条件,种子的呼吸作用会伴随着室内温度的提高而逐渐增强,如果让室内的种子保持在低温状态是一种减小其呼吸强度的有效手段。因为室内环境中温度的热量主要来自于外部环境中的太阳辐射能量,所以增设了建筑外遮阳设施就能够直接阻挡外部的太阳辐射进入到建筑室内,本文针对国内应用较为广泛的水平式外遮阳与垂直式外遮阳作为研究重点。建筑外遮阳会一定程度上影响建筑内部的自然通风。在一定温度下,空气相对湿度越低,种子贮藏效果越好,其中加强建筑室内空气流通是降低室内湿度的有效方法。因为室内通风具有一定的散热和除湿能力,同时种子库需要保证新风要求,所以加强室内的通风不仅能够降低种子内部的水分,还改变室内空气新鲜程度,提高了种子贮藏的稳定性。其中空气龄则是判断室内通风状态的一个重要指标,在建筑室内环境中,空气龄越小,说明室内换气速度越快,通风效果越好。因此常温种子库的设计中,在增加建筑外遮阳的条件下,尽可能的减少夏季建筑室内的高温时长,并且尽量减小对室内空气龄的影响则成为方案的重中之重。本文基于以上问题的思考,通过对国内外相关资料的研究,利用夏季室内高温时长和室内空气龄两个因素,计算机模拟并分析水平、垂直遮阳对于常温种子库建筑室内温度与通风的影响。本文首先利用Ecotect、Phoenics软件分别进行了计算机模拟,随后利用最小二乘法对模拟的数据进行曲线拟合公式,并通过F检测校准公式的精度和准确性,然后使用Matlab软件分析建筑外部遮阳对室内温度与室内空气龄的影响规律并在其中选择最优取值范围,最后对青岛地区现有建筑瑞克斯旺种子库进行增设水平与垂直遮阳后的软件模拟,并且分析数据与总结规律,同时与第3、4章中模拟数据的增减趋势进行对比与分析,验证整个模拟实验的准确性与实验精度。本文为实现种子贮藏的需要,主要解决常温种子库增设水平、垂直遮阳后所产生室内温度和通风相矛盾的问题,对今后的青岛地区常温种子库建筑外遮阳改造有实际的指导意义。本文的研究内容共分为7个章节,致力于从建筑设计角度出发,针对外遮阳影响的室内温度和室内通风进行研究。第一章为绪论,从研究背景、目的与意义、国内外经典案例展开阐述。第二章对模拟实验进行了前期梳理,主要分为三大部分:首先介绍了青岛地区的气候特征,其次分析了种子库建筑与外遮阳的相关特点,最后总结了影响种子库温度与通风计算机模拟的评估因素和方法。第三章采用种子库建筑最常用的常温房式仓,通过软件Ecotect模拟建筑水平、垂直遮阳对夏季种子库室内温度的影响。第四章采用与第三章相同参数的房式仓模型,通过软件Phoenics模拟建筑水平、垂直遮阳对建筑通风的影响。第五章通过Matlab软件与加权综合评分法分析第三章与第四章的数据,编程计算得出的外遮阳的综合最优区间。第六章将理论与实践相结合,选取典型建筑之一的青岛瑞克斯旺种子库,对其进行优化设计,并用既有建筑的模拟数据与第三、四章模拟数据的曲线进行对比,检测整体模拟实验的准确性。结论得出水平遮阳为优化选择,水平遮阳的遮阳效果要强于垂直遮阳,且对通风影响较小,而垂直遮阳对通风的影响相对明显。水平遮阳外挑系数最佳的范围是0.7-1.0,如果因为造型、光影等原因要采用垂直遮阳,垂直遮阳板最好远离窗口,外挑系数的临界点是0.5。若垂直遮阳外挑系数超过0.5,随着外挑系数的增加,综合优化率增加的并不明显,不利于建筑成本的性价比,为青岛地区常温种子库的外遮阳设计提供一定的依据。第七章为文章的结论与展望。种子库作为国家重要战略物资单位,受今年疫情影响,禁止外来人员进入,故无法进行实地检测。本文按照青岛瑞克斯旺种子库施工图进行计算机建模,利用实际项目模拟数值并总结增减趋势,与第3、4章的数据进行对比,发现两组数据增减趋势相同,检测了整体实验的准确性,有关现场实测有待今后条件允许时进行。
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