湖南丘陵地形下農村住宅低成本自然通風設計模式研究

《湖南丘陵地形下農村住宅低成本自然通風設計模式研究》是依託中南大學，由解明鏡擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：湖南丘陵地形下農村住宅低成本自然通風設計模式研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：解明鏡
• 依託單位：中南大學

項目摘要

自然通風設計對於湖南夏熱冬冷氣候下的住宅尤其是農村住宅，是一項值得使用並推廣的低成本被動式節能技術，但是在丘陵地形下的設計與套用仍是目前研究盲點。以湖南地區所具有的夏熱冬冷氣候條件、丘陵地形、農村住宅為整體的研究對象，通過實測與分析從傳統民居中科學的提取其經驗，結合湖南農村實際情況與CFD 模擬技術，研究湖南農村住宅如何利用丘陵地形滿足對自然通風冬夏季不同的需求，探討其最最佳化的選址、平面設計、剖面設計模式，通過風洞實驗驗證並改進，最終得到最優的自然通風設計模型。編制湖南農村住宅自然通風設計導則，通過簡單易懂的定量化符號的圖形方式，為農村住宅的設計師、工匠、用戶提供設計參考，以利於未來大面積推廣套用在農村住宅設計中，提升室內熱舒適，降低建築能耗。

結題摘要

隨著我國經濟的快速發展，住宅節能已成為可持續發展的重要組成部分。農村住宅由於其龐大的面積基數，未來的能耗增長不容小覷。對於湖南地區丘陵地貌和夏熱冬冷氣候條件下，農村住宅的自然通風技術是具有較好套用價值的被動式技術之一。 課題通過對湘北張谷英村、湘南板梁古村兩處傳統民居和張谷英村、板梁古村附近的現代農宅以及湘中肖家老宅進行了冬季、夏季的室內環境調研，包括室內熱環境、風環境、光環境和牆面溫度變化。分析可看出，傳統民居綜合利用多種被動式技術獲得相對較好的夏季室內熱環境與風環境。特別是傳統民居通過對丘陵地形的借用，遮擋了冬季北向寒風，同時不影響夏季自然通風，是值得現代農宅借鑑的經驗。 課題對湖南丘陵地形下農村住宅進行了自然通風模擬最佳化設計。首先從選址對住宅自然通風的影響入手，採用CFD方法模擬了住宅結合丘陵地形的選址模式、住宅結合綠化的選址模式、聯排住宅結合道路的選址模式下不同工況的自然通風效果。模擬結果表明：在丘陵地形下，當建築和丘陵間距為12m時,即建築高度1倍左右，建築冬夏季自然通風最符合要求；在平原地形下，當綠化喬木在北側與建築相隔12m，即1倍建築高度左右，綠化種植範圍超過建築東西側邊牆各4m時，自然通風性能最優；在聯排住宅結合道路的選址模式中，當南北側建築間距為12m時，即1倍建築高度，北側建築夏季自然通風效果最佳。此時，南側建築可以採用北向種植綠化或其他技術措施來遮蔽北風。 課題從建築平面設計的角度出發，對農村住宅平面設計中，內門設計、附屬空間設計和天井設計三種情況下不同工況的自然通風效果進行了模擬，並獲得利於夏季自然通風的最佳模式。在內門設計方面，相對開門的模式自然通風性能最優。在附屬空間設計方面，附屬空間東西向布置、向內擠壓的模式既能促進室內自然通風，又能節約土地。在天井設定上，當天井南北向距離為2m時，即建築高度0.25倍時，建築室內各個房間在夏季均能獲得較好的自然通風效果。 課題對所模擬的丘陵地形下農村住宅選址模式進行了風洞實驗。實驗證明，模擬結果具有較高準確性。平均誤差基本在10%以內。 課題通過研究，結合建築設計的思維方法與農村住宅設計施工依賴於施工隊的現狀，提出農村住宅自然通風最佳化設計可採用“定量化符號”。將複雜的模擬最佳化過程總結為具有廣泛指導意義和便於理解的圖示符號，通過附加量化信息，達到自然通風最佳化設計的目的。