节能技术用于传统建筑

节能技术用于传统建筑（精选三篇）

节能技术用于传统建筑 篇1

关键词：节能施工技术,建筑工程项目施工,应用价值

随着节能减排口号的提出, 绿色环保已经成为了我国社会经济发展的主旋律。就现阶段而言, 我国积极倡导可持续发展, 人们在日常的生活中尽量不使用一次性筷子, 并合理利用节能灯泡和节能电器。同时由于节能理念在建筑工工程中的实施, 节能施工技术也被应用于建筑工程项目施工中, 有利于减少污染, 降低资源的消耗量, 保护环境, 并进一步提高人们的环保意识和生活质量, 实现建筑行业的长远发展。

一、节能施工技术在建筑工程项目施工中的应用

(一) 屋面节能技术的应用

在建筑工程项目施工中, 建筑屋面受室外温度影响较大, 往往会存在屋面渗漏等情况, 因此可以采用屋面隔热保温等措施, 有效应用屋面节能技术, 从而减低建筑材料的消耗, 科学控制室内环境温度[1]。一般而言, 屋面节能技术主要包括反铺法和正铺法, 其中反铺法是指选择具有较低吸水率的聚苯板, 并在防水层上方设置保温层;正铺法是指在建筑屋面板和防水层之间防止保温材料, 并保证保温材料具有较低的导热系数和吸水率以及较小的容重。在建筑工程项目施工中应用屋面技能技术, 能够有效避免建筑屋面渗漏现象发生, 充分发挥出保温和绿色节能的作用, 促进建筑行业的持续稳定发展。

(二) 太阳能技术的应用

太阳能作为一种清洁丰富的能源, 具有无污染和环保的特点, 其已经成为建筑工程项目施工节能技术中的重要组成部分, 被广泛应用在我国北方建筑工程施工中。将太阳能电池发电系统设置在建筑物楼顶, 其能够吸收太阳能, 并将其转变为电能, 同时将供电设施与蓄电池线路进行连接, 为建筑照明提供用电量。此外, 还可以利用太阳能技术来满足供热需求, 进行供热或采暖, 并在一定程度上控制建筑物内部的采光面积。将太阳能技术应用在建筑工程项目施工中, 能够保证系统安全稳定运行, 降低燃料消耗, 节能环保。

(三) 地热能的应用

地热能主要是抽取地壳中的热源和能量, 由于地热能的运输技术以及提取技术还不够成熟, 因此在建筑工程项目施工中还难以广泛应用地热能技术[2]。就目前而言, 地热能主要是在建筑工程的温泉方面得以运用, 其作为一种新型能源, 在今后将会被广泛应用在建筑行业中。

(四) 风能技术的应用

风能作为一种天然能源, 具有环保、方便、循环使用等特点, 其使用主要是利用相关设备将风能转化为电能, 促使其他电能企业能够方便使用电能。太阳能和风能相比较而言, 两者能够在一定程度上达到互补的目的, 如晴天可以使用太阳能, 阴雨天气可使用风能, 两者交替使用能够确保建筑工程的顺利进行。

(五) 门窗节能技术的应用

对于建筑工程项目中的门窗而言, 其具有围护、通风以及采光等作用, 在建筑结构中具有十分重要的位置。但是门窗在应用与设计的过程中, 极易导致能量损耗, 并且门窗面积的增加对门窗节能的要求越来越高。目前, 在建筑工程项目施工中处理门窗时, 对门窗材料隔热隔音保温等性能的要求较高, 因此改善门窗结构的密封性十分之必要。随着科学技术的发展与进步, 门窗材料的种类越来越趋于多样化, 包括UPVC塑料型材以及断热型铝合金等, 其中UPVC塑料型材具有较低的能源消耗以及较小的导热系数, 密封性能良好且环保, 被广泛应用建筑工程项目施工中。

二、节能施工技术应用于建筑工程项目施工中的价值

随着能源资源的不断开发与利用, 部分国家已经出现了能源危机, 严重制约了国家的长远发展。由于建筑领域涉及的范围较为广泛, 其需要使用大量的资源, 而采用节能施工技术, 能够优化配置资源, 达到节能减排的目的。一是有利于提高建筑施工的整体水平[3]。在建筑工程项目施工中应用节能施工技术, 能够创新和发展建筑施工技术, 为施工企业提供更多的技术选择, 促进建筑施工整体水平的提升。同时该技术的应用能够将可持续发展的战略目标进行充分体现, 达到保护环境以及节能减排的目的, 促进建筑材料行业的发展, 并积极带动其他相关产业的发展, 促进社会经济的长远发展。二是有利于促进节能在其他领域的发展。由于建筑行业包含的内容较广, 其集测量、设计以及建筑等业务于一体, 涉及到监理单位、施工单位、建设单位以及政府部门等, 并与人文技术、科学技术、经济技术以及信息技术等密切相关。因此将节能施工技术应用在建筑工程项目施工中, 有利于促进节能在其他领域的发展, 确保节能技术被广泛应用在各个行业中[4]。三是有利于推动新能源的开发。节能施工技术的应用, 能够在一定程度上降低人们对传统不可再生资源的依赖性, 提高人们对风能和和太阳能等可再生资源的利用率, 优化建筑效果, 促进循环经济的良好发展。

结束语:

综上所述, 在建筑工程项目施工中应用节能施工技术, 其主要就是屋面节能技术、太阳能技术、地热能、风能技术以及门窗节能技术等技术的应用。目前节能施工技术的应用呈现多方位、多角度以及全面和谐的发展趋势, 其具有经济实用、节能环保的特点。将节能施工技术应用在建筑工程项目施工中, 不仅能够降低资源消耗, 减少污染, 提高资源利用率, 保护生态环境, 还有利于提高建筑施工的整体水平, 促进节能在其他领域的发展, 推动新能源的开发, 促进建筑行业的可持续发展。

参考文献

[1]任章奇.建筑工程的节能施工技术研究[J].四川建材, 2012, 04:7-8.

[2]赵文瑜.刍议节能施工技术在工民建建筑工程中的应用[J].广东科技, 2012, 15:228+240.

[3]董军科.探讨节能施工技术在建筑工程中的运用[J].中华民居 (下旬刊) , 2013, 02:114-115.

节能技术用于传统建筑 篇2

【关键词】节能技术；建筑工程；施工；价值；意义

随着人们对于各类资源、能源的无限制利用，全世界范围都正在面临严重的资源危机，我国也不例外。目前，我国很多施工单位还没有意识到资源危机的严峻性，在建筑工程施工中仍然过度追求经济效益，而不重视对环境的保护。这样下去，建筑工程施工的高污染、高耗能现象就無法得到切实改善，长此以往，我国建筑工程发展会受到严重影响。因此，施工单位应认识到节能技术的重要意义并将其合理用于具体施工中。

一、建筑工程施工应用节能技术的意义

在建筑工程施工中应用节能技术具有重要的现实意义，表现在以下几个方面：

（一）保护我国环境 一直以来，我国建筑工程施工都不太注重对环境的保护，既不应用高效节能技术，也不重视施工污染物的合理排放等。这样，就导致我国建筑工程施工存在“重效益、轻环保”的现象。若是将节能技术进行合理应用，建筑工程施工就不会像以前一样具有高污染特征，可以实现对我国环境的合理保护。

（二）带动相关技术发展 节能技术在应用的过程中，具有较强的综合性。节能技术并非是一项单纯的应用技术，节能技术是与其它各项先进领域的高端技术相结合的，若能将节能技术与建筑工程施工相结合，就可以带动与节能技术相关的其它技术共同发展，进而实现我国技术领域的深化革新。

（三）实现我国建筑事业新发展 建筑工程施工应用节能技术，不仅可以保证施工的整体质量，还能有效缩短具体工期，并保证建筑工程施工具有较强的先进性。与此同时，将节能技术用于建筑工程施工中，还可以将其与其它不同领域的新技术结合在一起，带动我国建筑事业的未来发展，确保建筑事业在发展过程中处于行业领先地位。

二、节能技术在工程施工中的具体应用

（一）节能采光 在建筑工程的具体施工中，一般都是利用自然光线来进行采光，一般来说，采光技术可以分为直接采光与间接采光。传统的建筑工程施工，一般都是选用侧面采光的形式，具有较强的局限性。而节能采光技术具有极强的先进性，节能采光技术可以对自然光线进行较为合理的间接利用。这样，节能采光技术就可以在更大的范围内为建筑物及具体用户提供自然光线。如此一来，节能采光技术所提供的大量自然光线可以保证光线的具体质量及用户的个人舒适度，对于建筑物在白天的供热能源消耗起到了较强的节约作用，实现了建筑工程施工在采光环节的深化发展。

（二）屋顶节能 在建筑物的工程施工中及后续使用中，屋顶是受阳光照射时间最长、阳光辐射强度最大的位置，也是建筑工程施工中的重要结构。因此，施工人员应当针对屋顶进行隔热处理与保温处理，以此降低屋顶建筑的具体能源消耗。目前，大多数的建筑工程施工都会选择混凝土施工形式，这样，受混凝土的建筑材料自身性能的影响，很多建筑工程的屋顶在后续使用中都会存在冬冷夏热的问题，给用户的生活带来严重的不便与影响。因此，建筑施工单位需要针对这一现象，在建筑物的屋顶位置加设隔热层。一般来说，在选择隔热层材料的时候，施工人员可以选择一些轻质材料，如苯乙烯泡沫、玻璃棉等，将这类型的轻质材料放置于屋顶的防水层下面，就可以保证屋顶的热能被充分利用，还能保证屋顶具有较强的保温性能与隔热性能，避免出现冬冷夏热的问题。

（三）墙体保温 在建筑工程具体施工中，墙体的保温性能可以对建筑物的节能效果产生重要的影响。在传统的墙体保温工作中，施工人员一般会在建筑物的内外墙体进行双层保温，但是这种保温措施需要耗费较高的成本，还很容易导致建筑物外墙出现严重的脱落现象。目前，保温砌块技术具有较好的节能效果。施工人员可以选择节能性能比较好的保温砌块，这种保温砌块的内部柱销中有钢丝，可以最大限度的降低冷桥效应带来的影响，将其用于建筑物的外墙施工中，就可以收到较好的节能效果。

（四）门窗节能技术 在建筑工程施工中，门窗结构具有较强的重要性，也是比较重要的能源消耗结构，一般来说，门窗结构会占到建筑物能源消耗的50%左右。因此，在建筑工程施工中针对门窗结构采取相应的节能技术，具有重要的现实意义。目前，建筑工程施工所选用的门窗结构类型相对较多，主要有塑钢门窗、木质门窗、合金门窗等，这些不同类型的门窗结构具有不同的热能传导系数。因此，相关人员在选择门窗的时候，需要首先考虑门窗结构自身的抗风性能、热传导性能、渗水性及透气性。在具体选择的过程中，相关人员应当选择辐射性较低的玻璃作为门窗的主要结构材料，因为辐射较低的玻璃内部含有一定数量的半导体性质的氧化膜，这层氧化膜可以有效降低建筑物本身的反射率，实现门窗结构的高效节能。此外，施工人员在安装门窗的过程中，还要保证门窗安装工作的整体规范性，重点对门窗框角位置进行处理，保证其具体的垂直程度，以免门窗安装存在严重的变形等，影响其使用性能的同时，也无法保证门窗结构的节能效果。除了上述几个主要的应用方向之外，节能技术在建筑工程施工中的应用，还体现在太阳能技术的利用等方面，相关人员也应对此进行合理把握。

结语

将节能技术用于建筑工程施工中，不仅可以实现该项技术的合理发展，更可以带动我国建筑工程施工向新的方向发展，还能切实保护我国的生态环境。可以说，节能技术具有十分重要的社会意义，需要施工单位及相关人员认识到其重要性并对其进行合理应用。一般来说，节能技术在工程施工中的应用，包括了采光技术、墙体保温技术、门窗节能技术等，对其具体应用进行研究具有重要意义。

参考文献

[1]任章奇.建筑工程的节能施工技术研究[J].四川建材，2012（04）.

[2]王飞，宁陟.现代节能技术在建筑工程施工中的应用分析[J].低碳世界，2014（21）.

[3]董立忠.工民建筑工程中的节能施工技术分析[J].科技经济市场，2015（07）.

[4]史利波.建筑工程施工中节能技术的应用分析[J].四川水泥，2015（08）.

节能技术用于传统建筑 篇3

目前我国的建筑能耗当中,公共建筑能耗占据了相当大的比重。而在大型公共建筑类型中,医院建筑的建筑能耗相较而言是比较高的,根据相关资料表明,医院建筑的能源消耗能达到一般公共建筑的1.6～2倍,这也与其建筑设计的复杂性、专业性有关。在十二五课题(医院建筑绿色化改造技术研究与工程示范—2012BAJ06B06)中,对全国100所医院能耗进行调研,不同气候区医院建筑热耗分布结果如图1所示。从图中可以看出,尽管北方地区医院每年均存在采暖能耗,但南方医院的总能耗依然高于北方医院,可见南方医院的空调能耗巨大,同时也反应出医院建筑的空调系统具备较大的节能潜力。

被动式技术的研究工作起源于20世纪70年代,其研究目的正是为了解决目前建筑能耗日益增加的问题。经过多年的探索,被动式技术已经取得了一定的研究成果。尤其是在建筑通风系统的研究方面,已经发展出了“中庭通风”为代表的自然通风技术。如果在医院建筑中引入中庭自然通风技术,则可利用外环境风力、气温等自然因素,改善建筑物内部采光效果,与此同时保证建筑节能和室内空气品质的要求[1]。

有一种观点认为,一栋建筑的自然通风换气次数越高,则代表建筑所需要用在机械通风系统上的能耗就越小,其节能性能也就越好。因此他们希望中庭结构能将其在自然通风方面的优点发挥到极致。但在实际情况中,这种想法存在一定的片面性。

较大换气次数能够改善室内空气品质,并快速带走室内热源所散发的热量,从而降低室内冷负荷。但上述理论仅针对“室外气温小于等于室内人体适宜气温”的情况。根据马晓雯对深圳市四类不同布局形式居住建筑室内热环境的调研结果显示,夏季室外气温较高时持续保持建筑自然通风,容易造成室温较高,导致舒适性变差[2]。而夏一哉对北京88户住宅热环境的问卷调查结果表明,80%居民可接受的热环境有效温度的上限为30℃,超过该温度,居民会选择空调制冷的方法改善室内热环境[3]。因此,当某时刻室外气温大于室内人体适宜气温,那么此时的室外空气对于室内而言是一种热源状态,较大的换气次数所带来的室外热空气会增加房间内部的冷负荷,因此空调系统需要增大送风量,能耗也就随之升高。由以上分析可知:如果室外气温小于等于室内人体适宜气温,则换气次数越大,节能效果越好;如果室外气温大于室内人体适宜气温,则换气次数越大,节能效果越差。

基于目前医院建筑的能耗特点,以“中庭通风策略”作为技术手段,通过模拟具备不同形式中庭结构的建筑模型,分析“中庭通风策略”对建筑物“室内空气布局”、“换气次数”以及“人均新风量”的影响,并找出自然通风质量最为优越的中庭结构形式,针对该中庭结构形式分析其“最合理门窗开启度”,从而达到节能的目的。

2 中庭通风策略

2.1 原理及评价标准

中庭通风中利用到的基本动力主要为风压和热压两种。风压通风主要是利用建筑物迎风面和背风面之间存在的压力差而实现空气流通的,而热压通风主要是利用室内外温度差导致的室内外空气密度差,促使室内空气流动[4]。在实际情况中,风压和热压会综合作用在建筑物上。因此随着风压和热压的大小不同,可能会出现不同的叠加效果。

图2中A、B、C表示的是建筑物在受到热压风压综合作用后的压强分布图。其中风压作用从左向右是逐渐减弱的,而虚线则代表了中和面的位置。从图中可以发现,在受到风压热压的综合作用时,建筑右侧处于中和面之上的区域由于其室外气压小于室内,易出现空气回灌现象,无法保证足够的新风量,从而通风质量较差。其他区域室内相对室外能够保持负压状态,不存在此种现象。针对这种不利现象,提出几种中庭结构形式,旨在解决上述问题。

中庭结构在现代建筑中被较多采用,其基本类型目前主要有三种形式,分别为:两边合围型、三边合围型和四边合围型(图3)。其中两边合围型在实际应用中较为广泛[5]。这类中庭形式在空间结构上表现为两对立面与室外环境连接,另两对立面与建筑内环境连接;在整体形状上呈现为矩形柱状。该中庭类型空间通透,与室外环境能充分接触,在形成良好通风环境的同时也能为建筑内部提供良好的自然采光和视野。因此本文选择两边合围型中庭结构作为研究对象。

2.2 通风质量评价标准

根据《室内空气质量标准》、《绿色建筑评价技术细则》以及美国ASHRAE 62中的相关规定,医院建筑在自然通风条件下,医院建筑在自然通风条件下,应保证室内风速在0～1.4m/s之间,其换气次数应不小于3次/h,人均新风量为24.7m3/(h·人)。因此中庭结构应保证医院建筑内通风质量达到上述标准。

2.3 通风策略

中庭通风策略可分为两大类:主体型技术手段和辅助型技术手段。其中主体型技术手段中主要从中庭空间结构特点本身加以考虑,例如在中庭空间的朝向上,通常选择为南向朝向,因为南向可以使得中庭在得到更多采光的同时,也能提升中庭空间热压通风的功能作用;又或者可以优化中庭结构的空间布局形态,同样能达到优化中庭通风效果的目的。因此考虑将中庭设计为南北朝向的结构形式[6]。

由于中庭结构会作为一种连接载体,将各楼层的各个空间连接在一起,因此各个空间的空气流场也相互结合,形成交互作用。对门诊楼而言,其使用主体主要为医生、就诊患者、陪同家属以及某些服务人员。在这里主要考虑的是就诊患者。此时的就诊患者一般而言并没有患有很严重的传染性疾病,在医院的消毒措施和卫生洁净条件达到相关要求后,可以避免这些病毒细菌在医院内部活动人员之间传播。因此中庭式的连接空间是不会造成门诊楼内部的疾病交叉感染。基于以上分析,选择将门诊楼建筑作为中庭通风策略的应用对象。

3 实例分析

本文中研究对象为广州市某医院门诊楼。该门诊楼层数为6层,层高4m。通过研究,从主体型技术手段角度,设计提出四种不同结构的中庭形式(分别为“拔高中庭”、“单独风道中庭”、“锥形中庭”以及“组合式中庭”),将这四种中庭结构形式应用到该门诊楼建筑当中,利用FLUENT数值模拟软件来研究不同中庭结构对该门诊楼的室内空气布局、换气次数以及人均新风量的影响。

3.1 模拟条件

考虑到冬季室外温度较室内温度低,一般不通过自然通风来改善室内空气环境,因此针对的气候范围为夏季条件。具体计算条件如表1所示。其中中庭地面热流量除考虑一般室内热源热流量(此处直接引用办公室地面热流量的数值)外,还考虑到透过无内遮阳设施的单层钢框玻璃窗的南北朝向向太阳总辐射负荷强度的叠加值。

将模型置于风场中模拟后,得到各层及中庭风口处压强值。风口编号如图4所示,压强值如表2所示。

3.2 物理模型

图5-7分别表示的是采用不同中庭结构形式的门诊楼的物理模型示意图。

图5 (a)表示的是门诊楼在无中庭结构时的物理模型示意图。门诊楼每层设置3排共9个诊室,单个诊室体型为6 m×6m×4m (长×宽×高),且设置两个对窗,其规格分别为1.5m×1.5m和2m×1 m。

图5 (b)表示的是门诊楼在有中庭结构时的物理模型示意图。门诊楼模型体型并未做改动,主要是将原来的3排诊室改作如今的2排,中部空间用作中庭结构,其体型为12m×18m×24m (长×宽×高)。在中庭顶部增设3个出风口,其规格为6m×2m。

图6 (a)表示的是门诊楼采取“拔高中庭”结构时物理模型示意图。此时模型的改动主要集中在中庭顶部,在原有中庭的基础上将中庭结构的高度增加4m,其出风口也相应提高4m。其余部分未有改动。

图6 (b)表示的是门诊楼采取“单独风道”结构时物理模型示意图。此时模型与原中庭结构相比,其改动集中在右侧6层诊室处,此时顶部设置了3个与各自对应诊室连接的风道结构,风道高度为1.5m,风口规格为1m×1m。其余部分未有改动。

(a)“无中庭”物理模型示意;(b)“有中庭”物理模型示意

(a)“拔高中庭”结构物理模型示意;(b)“单独风道”结构物理模型示意

图7 (a)表示的是门诊楼采取“锥形中庭”结构时物理模型示意图。此时模型与原中庭结构相比,其改动集中中庭的形态结构上。此时中庭结构为“上部尖、下部宽”的锥形结构,中庭第一、二层宽度为12m,第三层宽度为11.2m,第四层宽度为8.8m,第五层宽度为6.4m,第六层宽度为5.6m。其余部分未有改动。

图7 (b)表示的是门诊楼采取“组合式中庭”结构时物理模型示意图。此时模型集合前面三种中庭的各自特点,例如中庭结构拔高、右侧第6层诊室顶部设置单独风道、中庭结构改为锥形形式等。由于更改的结构和规格与之前三种中庭相同,在此不做赘述。

3.3 模拟结果及分析

3.3.1 门诊楼室内空气流场分析

经过FLUENT数值模拟软件的模拟分析处理,得到不同中庭结构下门诊楼的室内风速分布云图如图8-10所示。图8中左图并未采用中庭结构,因此尽管室内风速一般能达到0.45 m/s左右,但分布范围极其不均匀。部分房间气流运行紊乱,尤其是中侧的五至六层房间,在竖向平面上形成了两个相对的漩涡气流。

图8(b)仅采用一般形式的中庭结构,与图4比较后可发现增加了中庭结构后,两侧房间内部空气流场分布较为均匀,左侧六个房间分布比较类似,空气流场几乎遍布整个房间,而且风速均值也在0.6m/s左右,这也意味着整个房间的通风状况良好。但右侧四至六层房间出现旋涡流动现象,影响室内空气流动的稳定。同时房间出现气流回灌的现象,无法形成有效地外部通风。且中庭底部空气流场存在漩涡,而且在中庭空间两侧区域都有出现。

图9 (a)采用的是“拔高中庭”结构,分析后发现中庭底部空气流场呈漩涡状的情况有所改善,尽管漩涡依旧存在,但影响范围减小,且漩涡流速也有所减小,由原来的0.35m/s减小到现在的0.16 m/s。并且右侧第四层房间告别了回灌现象,风口处已有原来的出风口变为现在的进风口,且进风风速为0.18m/s。第五层房间风口也有部分域处于进风状态,进风风速为0.17m/s,这表明进过将中庭排风口拔高后,此时建筑中和面位置上升,处于该风口中部某区域。但第六层仍存在回灌现象。

图9 (b)采用的是“单独风道”中庭结构形式。此时通过右侧六层房间顶部设置单独风道,改善了其回灌现象,风口处于进风状态,且进风风速达到0.26m/s。此时右侧四层房间回灌现象也得到解决,但在中庭底部流场存在漩涡的状况基本没有改善,其漩涡分布范围与改造前大体相当。

图10 (a)采用了“锥形中庭”结构形式。观察后发现中庭底部人员活动区域范围内空气流动平缓,在竖向平面上没有形成较大波动,也没有形成漩涡气流。而且中庭结构改为锥形结构,将上部中庭结构呈流线形缩小化处理,因此门诊楼上部区域的办公面积有所增大,提升了建筑面积利用率。但在改善房间回灌现象方面,仅右侧第四层房间窗口转为进风口,五层和六层房间虽然回灌风速减小,但依然没有根本解决。

(a)“锥形中庭”结构物理模型示意;(b)“组合式中庭”结构物理模型示意

(a)“无中庭”时室内风速分布;(h)“有中庭”时室内风速分布

(a)“拔高中庭”结构时室内风速分布;(h)“单独风道”结构时室内风速分布

图10 (b)采用了“组合式中庭”结构形式。由于该类型中庭融合了上述几种中庭结构的特点,因此能兼具其种种优势。其中“设置单独风道”保证右侧第六层房间风口处于进风状态,增大了房间内部新风量;“中庭拔高”和“设置锥形中庭”则共同促进建筑整体的进风速率增大,增大了建筑新风量,进一步改善了通风质量,并且提高了建筑面积利用率。最重要的一点是,此时所有房间的风口都基本保证处于进风状态,这也意味着“空气回灌”问题得到了解决,因此每个房间都能够保证有足够的新风来维持室内的空气质量。究其原因,主要是这三种措施均有提高中和面的作用,此时三种措施组合在一起,则其功效相互叠加,使得建筑中和面在原有基础上进一步提升,保证了右侧第五层房间的风口处于中和面之下,因而该层房间一直悬而未决的“空气回灌”问题得到解决。但在中庭底部的空气涡流问题并没有彻底改善。

将上述各项分析制成表格,可通过直接比较来判断各项中庭措施对于改善门诊楼通风状况的影响效果(表3)。其中“√”代表有所改善,“×”代表未改善。从表中所反应的结果来看,尽管“组合式中庭”结构不能彻底解决中庭底部漩涡现象,但在其他五项评价项目中均能起到改善作用。因此综合来看,“组合式中庭”无疑是最合适的中庭结构形式。

3.3.2 门诊楼各风口风速的分析

图11表示的是不同中庭设置情况下的各风口风速示意图。其中风口处于进风状态,则风速值取正值,风口处于排风状态则风速值取负值。

(a)“锥形中庭”时结构室内风速分布;(b)“组合式中庭”时结构室内风速分布

注:“√”代表改善,“×”代表未改善。

由图中可看出,所有风口风速均处于0～1.4m/s之间,满足标准数据,保证了建筑内部舒适性要求。“无中庭”情况下的风口风速呈现出一种“进风风速小,排风风速大”的情况,且进风口数量偏少,整体通风状况差。采用一般形式中庭结构时,各风口风速均小于其它四种中庭状态。从这一点上也反映出这四种中庭优化措施均能起到增大门诊楼模型通风量的目的,对改善建筑室内通风质量有积极意思。采取“组合式中庭”时各风口风速均大于其他四种状态,同时也只有采取“组合式中庭”时各风口风速均处于正值状态,这表明“组合式中庭”在改善门诊楼通风质量问题上的效果最为明显。

3.3.3 门诊楼室内换气次数及人均新风量分析

图12分别表示了在不同中庭设置情况下,门诊楼的换气次数和人均新风量的相关数据。

通过分析数据可以发现,在没有施加中庭优化措施的“原中庭”状态下,门诊楼模型的换气次数可达到11.23次/h,人均新风量可达到44.91m3/(h·人),均超过了评价指标中所要求的3次/h和24.7m3/(h·人),分别超出2.74倍和0.82倍。而门诊楼在没有设置中庭结构的情况下,其通风量仅为其一半左右。这表明在门诊楼建筑中设置中庭结构,能够有效地改善门诊楼通风质量,增加新风量的流入。

通过对中庭结构采取优化措施后,通风质量可以有更进一步的提升。从图12中可以看到,四种优化措施均可保证门诊楼的换气次数在12次/h左右,人均新风量在50m3/(h·人)左右。其中单项措施中,“中庭拔高措施”所带来的新风量增加量最大,增加幅度为14.6%。而采取“组合式中庭”后,门诊楼换气次数达到了13.71次/h,比标准超出3.57倍,人均新风量达到了54.84m3/(h·人),比标准超出1.221倍。这表明当诊楼采取中庭优化措施后,可以进一步改善室内的通风质量,但从通风质量改善程度的角度而言,应当首选“组合式中庭”。

4 最合理门窗开启度

由前文得知,“组合式中庭”无论在改善室内气流组织方面,还是在增加室内换气次数和人均新风量方面均优于其它几种中庭结构。但当室外气温大于室内人体适宜温度时,其过大的自然通风量反而会带来能耗的增加。因此需要确定“组合式中庭”门诊楼中的最优门窗开启度,以避免过大通风量所带来的能耗增加。为方便研究,将模型中门窗开启度设定为80%、50%、30%三个不同档位,利用FLUENT数值模拟方法得到换气次数和人均新风量,以这两个参数作为标准寻找不同建筑模型最为适宜的门窗开启度。具体数据如表4所示。

表4中反应了“组合式中庭”门诊楼的自然通风效果与门窗开启度之间的关系。由表中数据可以分析,当门窗开启程度为30%和50%时,该门诊楼的人均新风量均无法达到24.7m3/(h·人)的最低要求;而门窗开启程度为80%时,换气次数又过高,基本维持在9次/h左右,超出标准值的2倍。因此“组合式中庭”门诊楼的最合理门窗开启度应当位于50%～80%之间。

5 结论

(1)门诊楼无中庭结构时,其建筑内部流场分布不均匀,部分房间气流运行紊乱。“拔高中庭”、“单独风道”以及“锥形中庭”三种形式均可改善其中部分房间的回灌现象,但综合全部评判项目来看,“组合式中庭”无疑是最合适的中庭结构形式。

(2)六个模型中所有风口风速均处于0～1.4m/s之间,因此其自然通风舒适性能够得到保障。其中采取“组合中庭”时各风口风速均大于其它四种状态,同时也只有采取“组合中庭”时各风口风速均处于正值状态,这表明“组合式中庭”在改善门诊楼通风质量问题上的效果最为明显。

(3)门诊楼建筑中设置中庭结构,能够有效地改善门诊楼通风质量,增加新风量的流入,其换气次数和人均新风量均有极大提升。四种优化措施均可保证门诊楼的换气次数在12次/h左右,人均新风量在50m3/(h·人)左右。但从通风改善效果程度上分析,“组合式中庭”具备十分明显的优势。

(4)当室外气温大于室内人体适宜气温时,需通过减小门诊楼的门窗开启度来控制自然通风换气次数,达到节能目的。通过分析得知,“组合式中庭”的最合理门窗开启度应当位于50%～80%之间。

参考文献

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