隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn),我國的經(jīng)濟(jì)水平、人民生活水平和能源保護(hù)意識得到了顯著的提高。近年來,人類對建筑規(guī)模的奢侈追求極大地影響了地球的生態(tài)環(huán)境,重型且密集的建造規(guī)模使地球不堪重負(fù),人們開始采取行動給地球減壓,因此建筑“極小型化”的設(shè)計理念也逐漸被一些建筑師所認(rèn)可和推崇。本文所研究的“極小建筑”,不同于通常意義上的小戶型建筑,在極小面積的前提條件下,此類建筑采用非線性設(shè)計方法,使其可具有個性化的室內(nèi)空間。本文采用現(xiàn)場問卷、實(shí)驗測試和數(shù)值模擬相結(jié)合的方式,對夏季工況下自由運(yùn)行極小建筑室內(nèi)人體熱舒適問題進(jìn)行研究探索,并提出人體熱不舒適的改善措施。實(shí)驗于人工搭建的極小型建筑模型內(nèi)進(jìn)行,將實(shí)驗測得的數(shù)據(jù)經(jīng)過統(tǒng)計分析軟件Oringin處理與分析。夏熱冬冷地區(qū)中,在自由運(yùn)行極小建筑這種非空調(diào)環(huán)境下,即使房屋具有一定的通風(fēng)措施,仍然有較多受試者感到熱,對人體的舒適性產(chǎn)生不利影響。研究結(jié)果表明,影響人體熱環(huán)境和熱舒適的主要因素包括室外氣象參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性、人體活動強(qiáng)度等諸多因素。對于熱感覺投票指標(biāo)TSV,晴天最熱,陰天次之,雨天受試者的熱感覺是基本不熱的,還有些稍涼。對于熱舒適投票指標(biāo)TCV,雨天是在舒適和稍不舒適之間,是三種天氣情況下最舒適的情況,晴天和陰天不舒適感比較強(qiáng)烈。夏季TSV和TCV與活動強(qiáng)度都是正相關(guān)的線性關(guān)系,TSV和TCV值隨活動強(qiáng)度的增大而增大,這主要是因為隨著人體活動強(qiáng)度的增加,人體發(fā)熱量增加,使人體的熱感覺和不舒適感覺增加。根據(jù)搭建的極小建筑實(shí)體,同時建立了極小型建筑的數(shù)值模型。通過對夏季工況室內(nèi)溫濕度、氣流速度以及PMV和PPD的模擬發(fā)現(xiàn),夏季雨天工況下,自由運(yùn)行極小型建筑室內(nèi)人還是舒適的,而晴天典型工況人們僅僅依靠自然通風(fēng)較難達(dá)到舒適狀態(tài),需要提出改善措施。本文共提出了3種改善措施,分別是增加墻壁保溫層厚度、改變窗墻比和在0.4窗墻比工況下增強(qiáng)穿堂風(fēng)。增加保溫板的工況下,室內(nèi)平均溫度比典型工況下低了 2.0℃左右,空氣流速的變化較小,相對濕度有所上升,PMV值和PPD值也稍有降低;而改變窗墻比的工況下,窗墻比為0.4時效果較為明顯,整個極小建筑的溫度可比典型工況下的溫度低2.6℃左右,PMV值和PPD值的降低較為明顯。在形成穿堂風(fēng)的條件下,室內(nèi)空氣流動順暢,空氣齡較短,人體有明顯的舒適吹風(fēng)感,導(dǎo)致人表面的蒸發(fā)散熱作用加強(qiáng),PMV值和PPD值的降低顯著。本文研究極小建筑夏季工況室內(nèi)熱環(huán)境和人體熱舒適的實(shí)驗和模擬,并提出若干改善措施,為極小建筑室內(nèi)熱環(huán)境和人體熱舒適的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐,并為此類建筑的應(yīng)用推廣提供參考。
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符號表 |
| 第一章 緒論 |
| 1.1 研究背景及意義 |
| 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 |
| 1.2.1 極小建筑研究 |
| 1.2.2 建筑熱環(huán)境和夏季熱舒適研究 |
| 1.3 研究目的與研究內(nèi)容 |
| 1.4 本章小結(jié) |
| 第二章 建筑室內(nèi)熱環(huán)境與人體熱舒適的理論基礎(chǔ) |
| 2.1 室內(nèi)熱環(huán)境 |
| 2.1.1 人體與環(huán)境的熱交換 |
| 2.1.2 自由運(yùn)行建筑夏季室內(nèi)熱環(huán)境及其影響 |
| 2.2 人體熱舒適 |
| 2.2.1 產(chǎn)熱與散熱 |
| 2.2.2 熱平衡方程 |
| 2.2.3 熱感覺和熱舒適 |
| 2.2.4 熱舒適影響參數(shù) |
| 2.2.5 熱舒適評價指標(biāo) |
| 2.3 本章小結(jié) |
| 第三章 實(shí)驗方法 |
| 3.1 實(shí)驗臺介紹 |
| 3.2 現(xiàn)場測試方案 |
| 3.2.1 測試樣本的確定 |
| 3.2.2 測點(diǎn)選擇和測量高度 |
| 3.2.3 環(huán)境參數(shù)的測量 |
| 3.2.4 測試儀器 |
| 3.3 問卷調(diào)查設(shè)計 |
| 3.4 實(shí)驗步驟 |
| 3.5 本章小結(jié) |
| 第四章 夏季工況下熱舒適實(shí)驗研究及綜合分析 |
| 4.1 夏季工況新陳代謝與服裝熱阻的參數(shù)設(shè)定 |
| 4.1.1 新陳代謝率的選取 |
| 4.1.2 服裝熱阻的選取 |
| 4.2 室內(nèi)外熱環(huán)境狀況 |
| 4.3 室內(nèi)熱環(huán)境各個影響因素的主觀問卷調(diào)查 |
| 4.3.1 空氣溫度冷熱感覺投票值 |
| 4.3.2 空氣干濕感覺投票值 |
| 4.3.3 空氣流動感覺投票值 |
| 4.4 人體整體熱感覺（TSV）和熱舒適（TCV）主觀問卷調(diào)查 |
| 4.4.1 不同天氣情況下的TSV和TCV |
| 4.4.2 不同人員個數(shù)下的TSV和TCV |
| 4.4.3 不同人員活動強(qiáng)度下的TSV和TCV |
| 4.4.4 夏季測試工況下總體平均TSV和TCV |
| 4.4.5 空氣品質(zhì)感覺投票值 |
| 4.5 人體各局部部位熱感覺 |
| 4.6 自由運(yùn)行建筑夏季開門、窗行為對熱感覺、熱舒適的影響 |
| 4.7 夏季人體熱感覺調(diào)節(jié)方式分析 |
| 4.8 本章小結(jié) |
| 第五章 自由運(yùn)行極小建筑室內(nèi)夏季熱環(huán)境的數(shù)值模擬 |
| 5.1 AIRPAK簡介和模型的建立 |
| 5.1.1 AIRPAK簡介 |
| 5.1.2 極小建筑的物理模型 |
| 5.2 極小建筑數(shù)學(xué)模型 |
| 5.2.1 控制方程 |
| 5.2.2 模擬參數(shù)的設(shè)定 |
| 5.3 夏季室內(nèi)熱環(huán)境數(shù)值模擬及結(jié)果分析 |
| 5.4 夏季雨天天氣情況下的數(shù)值模擬及結(jié)果分析 |
| 5.5 自由運(yùn)行極小建筑夏季開門、窗行為的數(shù)值模擬及結(jié)果分析 |
| 5.5.1 開窗閉門 |
| 5.5.2 開窗開門 |
| 5.6 自由運(yùn)行極小建筑夏季人體熱不舒適改善措施 |
| 5.6.1 改變保溫層厚度 |
| 5.6.2 改變窗墻面積比 |
| 5.6.3 穿堂風(fēng)工況 |
| 5.7 本章小結(jié) |
| 第六章 結(jié)論與展望 |
| 6.1 主要結(jié)論 |
| 6.2 研究展望 |
| 參考文獻(xiàn) |
| 致謝 |
| 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究項目及獲獎情況 |
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