严寒地区农村住宅围护结构现状分析与优化研究

我国严寒地区气候寒冷且供暖季漫长,农村住宅采暖能耗问题突出,多数住宅采用自建形式,围护结构的热工性能普遍不理想。本研究从严寒地区农村住宅围护结构实际情况出发,对本溪农村地区200余户现有住宅进行调研。结果显示,本溪现有农宅基本未设置外墙保温,虽部分住宅屋顶设置保温,但保温材料均已超过使用年限,保温效果较差。有86.95%的农宅室内温度基本维持在18℃以下,农户满意度仅24.2%。实地测量3户典型农宅的室内环境温度。采用EnergyPlus模拟得到农宅围护结构的传热系数相比居住建筑节能设计标准规定限值超出300%~400%。根据实测数据和模拟数据对外墙、屋顶、外窗进行热工性能改造。对比单一围护结构改造前后的供暖季热负荷,得出外墙的改造效果最好。

贫数据中基于模型自训练的空气处理设备故障诊断

针对空气处理设备(AHU)故障贫数据,基于深度置信网络(DBN)模型对4种特征选择算法进行对比研究,结果表明最大相关最小冗余算法的特征子集在诊断准确率及子集元素稳定性上表现最优。提出将DBN嵌入自训练框架的故障诊断模型,发现DBN自训练的诊断准确率较单纯DBN最高可提升19.5%。提出均匀抽样及按比例抽样2种自训练伪标签抽样策略,二者的诊断准确率均随抽样数减小而增大,在不同抽样数中的最大差异为3.42%;在所有贫数据样本中,均匀抽样策略始终优于按比例抽样,诊断准确率最大相差1.39%,表明在故障标签匮乏时,采用均匀抽样策略及较小的抽样数有利于提升DBN自训练的诊断性能。

浙江丽水地区石木民居气候适应性分析——以仁庄村为例

美丽乡村的建设推动了石木民居乡村旅游的发展,但民居室内居住舒适度较差,村民新建或改建的民居,破坏了石木民居村落的乡土风貌。因此,文章希望通过对丽水地区石木民居物理环境进行数据实测,推测影响民居热环境舒适度的因素,再采用Design Builde气候分析软件,进行模拟验证设计策略的有效性,得到石木民居建筑形态、朝向、材质、尺度、半室外空间方面的设计策略,以期改善石木民居的居住舒适性,从而达到保护、传承的作用。

多目标优化的寒冷地区养老建筑窗口优化设计——以济南地区机构类养老建筑为例

养老建筑的窗口设计是改善室内热环境、居室通风及采光条件的关键措施,参数化建模和多目标优化评价体系是建筑窗口设计优化的有效途径。文章基于养老建筑居室内自然采光性能与窗口太阳辐射量的分析,以窗口宽度、高度和遮阳板宽度为设计变量,运用参数化环境建模平台和多目标性能优化插件,设计了不同类别老年人居室标准单元的南向窗口最优解。结果表明:单人居室窗口设计最优解是窗户宽度为3.70 m、高度为1.65 m、遮阳板宽度为1.05 m,而多人居室窗口设计最优解则是窗户宽度为5.75 m、高度为2.25 m、遮阳板宽度为1.15 m;通过多目标优化方法可获得老年人居室窗口设计的方案集,从而为济南地区养老建筑窗口设计和室内环境优化提供参考。

太阳辐射作用下不同活动水平的室内人体传热特性及热舒适研究

太阳辐射是影响室内空调负荷的重要因素,当阳光直射人体时,影响人体与周围环境热交换,进而影响热感觉,人体处于热中性的环境温度的变化关乎空调系统能耗和人体热舒适。本研究在人工气候室进行冬季实验,利用太阳辐射模拟装置控制太阳辐射强度,受试者穿着典型服装,分别进行静坐与两种步速(3.2、5 km/h)活动,测试生理参数并进行热感觉问卷调查,分析太阳辐射与活动水平共同作用下,人体与周围环境间的传热特性,研究热舒适区偏移规律。结果表明:有太阳辐射时,随着活动强度增加,蒸发传热量占比增加,对流传热与辐射传热占比减小,热舒适区向下偏移,冬季人体维持舒适状态所需的环境温度降低。为该条件下空调室内设计参数的设定提供一定参考,使空调系统更节能。

截面旋转及朝向对建筑周边行人风环境的影响

基于风洞试验和风环境评估理论对方形、矩形、椭圆形等基本形体及其相应截面旋转形体的超高层建筑周边行人风环境进行研究,分析了不同朝向及不同旋转角度下建筑周边行人风环境的舒适性和安全性。结果表明:朝向变化对方形截面建筑行人风环境影响较小,对矩形及椭圆形等双轴不等长截面建筑影响较大,将短边垂直于主导风向可以显著改善建筑周边行人风环境;截面旋转改变了朝向变化对建筑行人风环境的影响规律,旋转建筑与基本截面建筑的行人风环境分布随朝向的增加呈现相反的变化趋势;截面旋转不利于方形截面建筑周边行人风环境分布;对于矩形和椭圆形截面建筑,截面旋转可以减小朝向的变化对行人风环境的影响。研究成果探明了截面旋转角度及朝向变化对基本形体超高层建筑周边行人风环境的影响规律。

极端天气对被动式太阳能建筑采暖效率的影响

为研究极端天气对被动式太阳能建筑采暖效率的影响,选取关键气象参数(直射辐射、干球温度)来构造极端冷气象条件,主要分析太阳低辐射和极端低温对拉萨、乌鲁木齐、兰州、哈尔滨4个城市的被动式太阳能建筑采暖效率的影响。结果表明:随着太阳直射辐射和温度的降低,哈尔滨整个采暖季的采暖潜力下降最大,拉萨、兰州、乌鲁木齐在太阳直射辐射下降超过50%时,采暖潜力下降最大,哈尔滨在辐射下降43%时采暖潜力下降最大。在温度下降不超过10℃的情况下,拉萨和哈尔滨的采暖潜力下降最大,兰州和乌鲁木齐则是在温度分别下降11和15℃时,采暖潜力下降最大。气象参数对采暖潜力的敏感性分析表明,太阳直射辐射对太阳能采暖潜力的影响大于温度。同时,对不同设计因素进行全局敏感性分析,建筑保温材料的物理参数对采暖潜力的影响高于其他设计参数。

基于气候资源禀赋的TMY权重因子调整方法研究

提出一种基于气候资源禀赋的典型气象年(TMY)权重因子调整方法。在参数间相关分析的基础上,遴选干球温度、相对湿度、日照时数与气温日较差作为分区指标,采用K-均值聚类算法对中国地域气候进行分区,依据台站所处地域的太阳能、风能等资源动态调整TMY权重因子。结果显示,调整后的权重因子构建的TMY更加精准,更能体现地域的气候特征。

建筑屋面风雨场及突出建筑立面风驱雨的实测研究

文章对某多层建筑屋面区域风驱雨(wind-driven rain,WDR)开展实测,结合3类典型降雨事件的分析,揭示大气湍流特征以及风速、风向对雨滴的影响特性,并针对突出屋面建筑,实测分析立面WDR分布特性,量化国际标准化组织(International Organization for Standardization,ISO)半经验模型对突出屋面建筑WDR预测的偏差。结果表明,在3类降雨事件中,湍流度、阵风因子和湍流积分尺度的实测值与基于地面实测建立的公式理论值之间存在较大差异;实测的雨滴数量与标准M-P谱计算的雨滴数量差值最大为125个。在风速和雨强差异较小时,建筑立面WDR分布受来流与立面夹角的影响显著。由于ISO半经验模型是基于地面实测建立的,其对突出屋面建筑WDR的预测存在偏差,在模型适用的降雨条件下实测值约为ISO预测值的2倍。

城市通风廊道研究综述

通风廊道对于城市气候适应性提高以及人居环境品质改善具有重要意义,开展综述分析有利于对城市通风廊道研究进行系统梳理。既往综述研究过多强调通风廊道的理论框架、实践案例与规划编制,对通风廊道的构建方法及效应维度关注不足。总结了城市通风廊道的概念内涵、系统构成与研究进展,并指出其与城市风环境的关联,从微观与宏观尺度分别梳理了城市通风廊道的构建方法,归纳微观尺度方式为基于现状或模拟气流的观测,包括实地测量法、风洞实验法与计算机数值模拟法,宏观尺度方式为基于空间形态指标的通风路径测度,具体涵盖建筑形态指标选取、评价体系构建、空间路径生成3个步骤。研究也对城市通风廊道的效应维度、管控措施与规划实践进行概括,指出其效应维度主要聚焦于引风、降温、除霾,管控措施以指标预警方式为主,规划实践具有因地制宜的特征。未来研究应结合电路理论挖掘新的通风廊道构建方法与模型,从低碳与健康两个方面拓宽通风廊道效应维度,同时尝试利用多学科交叉的方式处理通风廊道研究尚存的矛盾争议。

寒冷地区典型办公园区室外热舒适研究

办公建筑作为城市中常见的建筑类型,是城市居民的重要活动场所,室外热环境的改善能够有效提升办公园区的空间品质。选取大连市典型办公园区作为研究对象,采用类型学研究方法,以通用热气候指数(Universal Thermal Climate Index,UTCI)与热舒适预测平均投票数(Predicted Mean Vote,PMV)作为评价指标,通过软件模拟不同围合度条件下办公园区热舒适的分布情况。结果表明:①以平面围合程度作为划分依据,将研究样本按照围合程度从低到高分为点式、板式、L字型、U字型、庭院型、复合型六大类。②在建筑参数相近的条件下,随着建筑组团围合度的提高,办公园区建筑场地内的室外热舒适度越高,即场地热舒适度从高到低排序为:复合式>庭院式>U字型>L字型>板式>点式。在仅考虑室外热舒适度的情况下,寒冷地区办公建筑适合围合度高(复合型、庭院型、U字型)的建筑形式。

环渤海地区院落式酒店建筑空间布局模式研究

针对环渤海地区气候特征,研究院落式酒店建筑空间布局低能耗设计的有效流程与途径。首先采用正交试验与极差分析的方法,选取典型院落4个设计参数,即院落长宽比、院落宽高比、院落朝向与窗台高度,通过模拟设计参数与风环境性能指标之间的定量关系,提出酒店建筑院落布局的气候适应设计策略。然后,基于不同性能空间的需求进一步对4种空间层级布局类型进行能耗模拟和结果对比,确立了包围式和嵌入式缓冲空间与普通性能空间的层级布局模式。

中国城市绿地微气候研究进展——基于CiteSpace的可视化分析

随着中国城市化进程的快速发展,导致城市热岛效应加剧,威胁居民健康,城市绿地微气候已成为影响城市居民生活环境的关键因素。近年来,风景园林学科对于城市绿地微气候的研究日益重视。本研究运用CiteSpace软件分析过去二十年的相关文献,通过整理关键词发现城市微气候研究主要集中在小气候、数值模拟、热舒适等方面。研究进一步梳理文献来源、研究发展历程、空间分布情况和研究热点等内容,并进行深入评析。并对城市绿地类型与景观要素对微气候的影响、基于数值模拟技术的城市绿地微气候分析与优化、城市绿地公众热舒适度评价这三个方面成果最为丰富的研究内容进行分析。最后结合当前研究的特点与不足提出注重以人为本的城市绿地规划与设计、多感官舒适度评价的耦合、长期的微气候效应评估以及跨区域比较研究的建议。研究旨在探究城市绿地微气候的研究热点和发展趋势,为研究当前城市绿地微气候有关内容提供依据。

太原理工大学餐饮建筑冬季热环境测试及优化策略

高校餐饮建筑能耗问题尤为突出,且相关研究论文较少。文章以位于寒冷地区的太原理工大学餐饮建筑作为主要研究对象,通过测试分析冬季太原理工大学餐饮建筑室内外热环境,选取标准等效温度方法对太原理工大学餐饮建筑的冬季热舒适度进行评价,并通过建立计算机模型及标准模拟方法,依据分析结果提出改造建议。

浙南地区传统民居气候适应性营建特征研究——以西坑村为例

运用GIS核密度工具分析浙江省传统村落空间分布特征,研究表明:浙南地区丽水市传统村落分布数量较多,以浙南地区丽水市西坑村为研究对象,深入研究该地区传统民居气候适应性营建特征。结果表明:(1)西坑村规划选址上顺应地形,具有良好的气候适应性;(2)传统民居平面布局紧凑,冷巷空间风速较大自遮阳效果好,具有良好的抗风性;(3)夏季恶劣天气影响下,室内湿度较大,需主动除湿来提升人体舒适度。应对存在的问题进行规划设计和更新改善,为浙南地区传统民居绿色营建和环境提升提供依据。

大气防疫风环境模拟下探究传统街巷尺度对风环境的影响——以赣州市姚衙前街区为例

后疫情时代疫情防控进入常态化阶段,但是一些具有历史文化的“传统街区”,存在建筑布局紧凑、人口密集等共性问题,在防疫的通风需求方面存在较大隐患。为改善传统历史街区的风环境质量,有效抑制病毒传播,本研究以赣州市姚衙前历史街区为例,基于CFD技术运用斯维尔Vent对赣州市姚衙门前历史街巷进行大气防疫风环境模拟,分析街巷的高度、宽度、长度与地面粗糙度四要素对风环境的影响程度。根据模拟结果得出其对风速影响的权重排序为:街巷高度>宽度>长度,且街巷尺度的宽度为2~4m,高度为3~6m,长度为40~80m,地面粗糙度在0.5~0.75区间中,街巷内风速的影响最大。希望在后期传统历史街巷防疫风环境的改造时,采用某些措施能优化街巷通风能力以达到抑制病毒传播的要求。

基于Ladybug+PHOENICS的医院室外风环境模拟与优化

以甘肃省兰州市第一人民医院为例,依托Ladybug和PHOENICS软件对医院夏季和冬季室外风环境进行模拟,并对风环境现状进行分析。通过总结研究兰州市第一人民医院所处地域气候特征和建筑布局形式,从建筑平面布局与细部设计、绿化布局模式等方面,提出医院风环境优化策略;最后,对优化方案进行模拟对比,结果显示:优化后的医院夏季风环境质量明显提高,其舒适区比例由37%提高至76%;冬季主导风向模拟条件下,西侧建筑背后街道风影区面积大幅减少,极大提高了自然通风效能,优化效果明显。

基于CiteSpace的国内外城市风环境研究进展与比较分析

随着城镇化进程的快速推进,雾霾、空气污染、热岛效应等城市环境问题已经对现代城市安全与人的健康构成了严重威胁。营造良好的城市风环境对于缓解城市空气污染与热岛效应和提高城市通风性能具有重要意义,对此,学界展开了大量研究。由于城市风环境研究涉及的学科众多、体系庞杂、急需对当前国内外研究现状进行梳理与总结。本文采用CiteSpace文献计量工具,对Web of Science文献数据库及CNKI文献数据库中2000年以来的城市风环境相关文献进行检索与可视化比较分析,旨在理清国内外城市风环境研究现状、演进趋势与研究前沿,通过比较进而发现研究的问题与不足,为进一步的城市风环境研究提供参考。

基于绿色建筑技术的传统村落风热环境改造研究——以赣南卢屋村选区为例

人体舒适度受住区内风热环境的影响较大,如何将绿色建筑技术与乡村振兴环境建设相结合来改善传统村落的风热环境成为当下热点问题。本课题以赣南传统村落卢屋村为研究对象,采用Thsware绿色技术软件,对研究区域住区热环境、室内外风环境以及室内热舒适三个要素进行模拟分析,总结现状问题。同时以宜居、绿色为出发点,从村落下垫面设计、建筑围护结构以及基于Grasshopper的参数化策略理论方面入手,改善选区内室外环境和室内热舒适,为赣南传统村落风热环境的优化设计提出改造策略,为其他传统村落的风热环境质量建设提供参考。

高校教学楼院落空间形态对室外风环境的影响研究——以河北邯郸高校为例

文章对邯郸4所高校、33栋教学楼进行调研分析,总结出4类院落布局形式,9种空间形态,拟合出首层面积和院落空间面积的函数关系,建立出7组试验组合。研究表明,三面围合(东、西向)、两面围合(东北、西北)、并列式(东西)、四面围合(单院落)舒适风面积比在92%~95%之间,能营造较好的室外空间;对院落空间角点、中心点进行舒适风速比分析,表明并列式(东西)在角点及中心点的风速比在限值内,有良好风环境;随着首层面积增大,同类院落形式风阻指数减小,通风效率越好。当首层面积为3000m2时,四面围合(双院落)风阻指数最大,通风效果最差,设计中要避免该种布局。在相同首层面积下,两面围合(西北院落)风阻指数最小,更有利于室外风环境需求。