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徽州传统民居自然通风网络与流场研究

【摘要】:徽州传统民居在长期适应地方自然环境、建成环境与社会环境的过程中,形成了多种气候适应性的营造方法与技术,其中,利用天井空间及开口设计营造自然通风,是徽派建筑使用最普遍的技术之一。新农村建设正在不断推进,农村建筑能耗增长、新民居没有特色等问题也已逐渐显现,因此研究传统民居中自然通风营造技术,对古民居保护传承、新民居设计非常必要。本文首先以单区和多区建筑网络模型为例,提出并验证基于CONTAM分析的建筑自然通风网络。建筑自然通风网络主要由区域、节点、气流路径和通风效果等要素组成。其中,通过区域表现建筑平面布局,通过节点表征区域的状态,通过气流路径表现通风开口的形式、位置和大小,通过压差和通风量表现区域间通过气流路径的通风效果。然后,本文利用CONTAM分析徽州传统民居自然通风网络,并利用CFD补充分析民居天井和厅堂区域的流场分布,从而充分研究带有天井的传统民居夏季自然通风规律和机制。热压作用时,白天民居室外空气通过天井开口流入室内,室内空气通过前后门等流到室外,而夜间自然通风方向相反,室外空气通过围护结构缝隙流入室内,室内空气通过天井开口流到室外。热压作用下,白天和夜间的厢房换气次数都为0.9次/h,但夜间天井换气次数比白天大幅减少。根据流场分布,热压作用下天井和厅堂区域的空气流速都较小,没有明显的吹风感。风压作用时,民居室外空气通过天井开口和前门流入室内,室内空气通过天井开口、后门等流出室内。天井夜间换气次数比白天减少,白天和夜间厢房换气次数基本都在2次/h左右。根据流场分布,风压作用下,白天厅堂能形成明显的穿堂风,夜间天井开口既进风又排风。热压和风压共同作用时,风压通风效果占主导地位,白天天井区域热压与风压是相互减弱的作用,厢房热压与风压是相互加强的作用;而夜间天井区域热压与风压是相互加强的作用,厢房的热压与风压是相互减弱的作用。最后,利用CONTAM计算逐时通风效果,定量评估建筑全年的自然通风潜力,发现徽州传统民居过渡季自然通风潜力最大,夏季相对较低,而冬季建筑天井的防风效率为0.422,起到了防风的关键性作用。

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