教學空間夏季室內熱環(huán)境優(yōu)化設計-最新教育文檔

1、教學空間夏季室內熱環(huán)境優(yōu)化設計： Typical teachingspaces of collegesin Chengdu areselected as the object of study. The paper utilizes instrument to test Index of thermal comfort and indoor temperature in teaching space. The suggestions for improving interior thermal environments are finally put forward by combining

2、with the result of comparison of simulation which applies Ecotect Analysis to compare several different shading forms.0 引言熱環(huán)境設計， 指的是按人體舒適要求及當地氣候條件， 進行可持續(xù)建筑設計的系統方法。 在節(jié)約型校園的建設越來越受到重視的情況下， 關注教學空間的室內熱環(huán)境設計是優(yōu)化教學環(huán)境的有效措施，是從建筑角度改善我國高校教學空間物理環(huán)境的有力途徑。教學空間是教學樓必需的物質條件， 從熱環(huán)境方面改善教學空間，能夠營造一個健康、舒適的室內環(huán)境，有效利用各種教學資源。在一定

3、程度上可以節(jié)約資源、能源，對于維持生態(tài)平衡和社會可持續(xù)發(fā)展有著重大而深遠的現實意義。目前我國，在室內熱環(huán)境、 熱舒適度改善方面的研究成果主要來源于住宅和辦公樓類型的公共建筑， 而對于高等學校教學建筑室內環(huán)境的研究較為匱乏。 高校教學樓是大學生獲取知識的主要場所，室內環(huán)境的好壞直接關系到學生的學習效率以及生理、心理的健康。 因此研究室內熱環(huán)境優(yōu)化設計對教學空間環(huán)境改善有著重要的意義。1 研究對象基本情況研究對象為西南交通大學最具代表性的八號教學樓。西南交通大學是成都著名高校之一，地處成都市郫縣犀浦鎮(zhèn)。根據學校氣象統計數據，校區(qū)夏季室外最高溫度36，每年夏季炎熱月份長達 3-4 個月。由于通風、遮

4、陽措施不得當，問卷中反應出此棟樓室內溫度明顯偏高、通風狀況不佳，導致授課情況較差。因此，改善室內熱環(huán)境、 總結優(yōu)秀的設計方法來提高教師與學生的工作效率尤為重要。1.1既有建筑的規(guī)劃布局和結構形式八號教學樓是由教室和報告廳以及輔助辦公空間組成的單體建筑，為 6 層框架結構，建筑外圍無遮陽措施。該建筑周邊沒有對其產生較大影響的其他建筑，西北臨湖， 南面是建筑的主出入口，與道路相接。整個建筑中的教室以南偏西30°朝向的布局為主，部分教室為東西朝向。問卷調查的結果中，眾多教室的物理空間熱環(huán)境滿意度都較低，我們選擇8432 作為主要研究對象，這間教室位于建筑的西南拐角處，兩面外墻，并且局部窗戶

5、為高窗，夏季悶熱，冬季寒冷。1.2夏季室內溫濕度實測結果測試方法實地測量主要采用多點測量的方法針對教學空間風速、相對濕度及溫度，測量點選取6 個，均勻分布在房間四周。風速測量采用熱球式電風速計，在距離地板垂直距離約1.2m 的高度上進行。溫濕度測量采用溫濕度自動記錄儀，在同一空間一定時間段內進行，從而得出每個測量點一段時間內溫濕度的平均值。測試時間為 2014年 6月 22日 12時 30分至 6月 23日 12時 30分，其間天氣晴天，偶有微風。測試結果根據每小時的記錄結果，整理原始數據并測算每小時溫、濕度值，如圖3、4 所示。1.3夏季室內溫濕度實測數據分析觀察圖 3 和圖 4 可以發(fā)現，

6、圖中顯示的這間教室的室內空氣溫度范圍在 2833， 其平均值為 29.98 。 溫度波峰出現在中午時段，一直到傍晚， 在室外溫度維持在 30- 34的較高水平時，室內溫度也隨之波動，維持在 32。到 22 日夜間，空氣溫度下降，室外最低溫度僅為 20；而白天教室室內的相對濕度維持在 45-80%之間，空氣較為濕潤，熱環(huán)境濕度大。進一步對這間教室不同的觀測點進行測試， 分析測試結果可以得出： 越是靠近窗戶的地方，空氣溫度越高，主要集中在離窗戶 1.2m 以內的區(qū)域里。具體分析其原因為：建筑布局主要朝向為西南， 主教室為西側， 且沒有任何遮陽措施，太陽輻射情況在夏季正午尤為突出；建筑物內教室布局為

7、內廊式， 進深過大， 室內通風效果較差；教室中門窗的位置關系，窗僅為兩扇寬為 2m的高窗且調節(jié)方式為推拉式， 門窗位置不易室內外空氣流通， 減少了室內風速。觀察教學空間熱環(huán)境， 發(fā)現室內熱環(huán)境在總體上可以滿足人體需求，同時發(fā)現室內風場及遮陽設置形式對熱環(huán)境影響較大，教學建筑的規(guī)劃布局存在問題，需要進一步調整； 夏季室內溫度和相對濕度波動較大，影響了室內熱環(huán)境質量，造成人體不舒適感覺增加；并且通過前期的調研問卷結果可以知道夏季室內溫度偏高、通風狀況不佳。希望對溫度和通風條件進行改善。2 改善技術措施的研究針對以上既有建筑存在的問題，以ECOTECT ANALYSIS軟件作為分析工具，夏熱冬冷地區(qū)

8、建筑節(jié)能設計標準作為標準，對建筑的整體規(guī)劃和遮陽設置形式進行改善研究。2.1教學建筑規(guī)劃和布局分析成都地區(qū)建筑最佳朝向如圖5 所示，可知八號教學樓的主要教室朝向未在分析所得的最佳朝向范圍之中。在夏季的時候，大部分主要教室的外立面會接受較多的太陽輻射，在沒有有效的遮陽隔熱條件下，可能會造成教室在下午出現較高溫度，不利于夏季隔熱降溫。 因此建筑在基地的選擇的時候，應先遵循以下幾條建議：主要房間盡量采取最佳朝向，以提高主要房間的熱環(huán)境質量。夏季東、西向垂直墻面獲得的輻射很大，不宜作為主要朝向，即成都地區(qū)教學樓主要教室可以考慮主要朝向采用從南東南到南西南之間的范圍朝向以避免獲得較多太陽輻射，有利夏季防

9、熱；輔助用房可以放在較差的朝向，如太陽輻射較缺乏的北向或者太陽輻射強烈的西向；較復雜的建筑形體各部分之間應注意間距和高差， 避免不必要的遮擋， 保證主要朝向有較大的面積以爭取冬季的日照。 通過分析可以得出圖 5 中黃色箭頭所指的方向為最佳朝向， 為東偏南 75.07 °。2.2遮陽方式改善本文模擬并分析了不同種的遮陽方式，并總結如下表。 比較不同結果后總結有利于成都高校教學空間的設計因素， 具體模擬方案及結果見表 1。根據比較結果可知： 東向及西南朝向的主要房間外側應設置遮陽設施遮擋夏季過強的日照， 以避免夏季教室內過熱。 由于東偏南朝向太陽高度角較低， 可以采用綜合式遮陽， 遮陽外

10、表皮宜采用淺色，以增強對太陽輻射的反射能力，內表皮顏色較深。而綜合式遮陽也是成都建筑中最常出現也最有效的建筑遮陽形式，在材料上考慮采光和遮陽的一體化設計， 不僅能達到最佳的遮陽效果，同時豐富立面造型。2.3教室的布局在教室的布局中， 門與窗的位置、 大小以及開啟方式都對室內的風速有較大的影響。對于雙廊式的教學樓建筑，由于進深相比單廊式大，因而應擴大開窗面積，達到1/6 窗地比，而小于2/3 。外窗布置均勻，門窗對應位置應有利于房間的通風。3 熱環(huán)境設計建議成都地區(qū)屬于我國氣候分區(qū)中的夏熱冬冷地區(qū)， 建筑熱工設計要求必須滿足夏季防熱需求，同時適當兼顧冬季保溫。針對成都地區(qū)的特殊氣候條件，想要獲得良好的室內熱環(huán)境，首先要在總體布局上根據當地的主導風向及日照條件選擇合適的形式，其次通過對實際案例的研究結果和模