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旧工业建筑改造中的自然通风优化设计

2018-09-12 15:57 来源:工业建筑论文 人参与在线咨询

摘要:以计算机数值模拟为主要技术手段对杭州某工业厂房改造项目的自然通风进行了研究,对厂房室内自然通风的初始状况与不同的优化设计方案分别进行了数值模拟,并以风速为主要指标进行了比对分析,研究结果表明,优化后的设计方案与初始状况相比,风速有了较大提高,部分区域的风速从0.2m/s提高到了0.5m/s~1m/s。

关键词:旧工业建筑,自然通风,数值模拟

0引言

近年来我国的城市化进程的速度逐步加快,城市产业结构也随之发生变化,传统工业已经向着集约型、现代化工业进行转化,大量的厂房因为产业结构重组、城市功能变革而暂时闲置,从而产生了巨大的改造需求。随着绿色建筑理念的普及,旧工业建筑的改造中也大量采用绿色建筑的理念。自然通风作为绿色建筑中一个十分重要的技术手段,也日益受到建筑师的重视并尽可能在改造中加以利用。本文以杭州某钢铁工业旧建筑为研究对象,利用英国的建筑性能集成化模拟软件(IntegratedEnvironmentalSolutions,简称IES)对改造方案中的建筑自然通风性能进行分析与优化,并通过对模拟数据的分析,提出了优化的自然通风设计方案。

1项目概况

该厂房位于杭州郊区,原始功能钢铁工业车间。企业转型后暂时闲置。拟改造为创意产业办公空间。该厂房的主体结构为钢筋混凝土大跨结构,纵向长168m,横向宽68m,分为三跨,北侧跨度为18m,南侧两跨均为24m。厂房外围护结构为240厚的红砖墙,屋顶坡度为5%,屋面为预制混凝土板(见图1)。原始的改造设计方案中,主体厂房露天部分保留作为路演空间,北侧两跨被一分为二,主入口为展示功能,北侧为小企业的办公室,共三层,层高3.6m,厂房东侧后半区域作为创意办公、交流空间共三层层高3.6m。

2自然通风数方案值模拟与优化

杭州夏季主导风向为西南风,冬季为偏北风,总体平面布置上应南侧开敞、北侧利用建筑和植被进行遮挡,以形成舒适的室外风环境。在中国气象数据网上选取杭州夏季作为典型季节,风向西南风、风速2.2m/s,导入到数值模拟软件IES里进行室外风场模拟,得出厂房周边的室外风环境作为原始厂房室内风场模拟的边界条件,模拟结果如图2所示。从图2可以看出,中间主厂房室外人行区域的南侧和东侧1.5m高度的风速较高,数值在1.5m/s左右,北侧受建筑遮挡影响,风速仅为0.2m/s,部分位置风速为零(见图2)。按照相关的气象参数数据,模拟边界条件中厂房室外温度设置为32℃,室内温度设置为26℃,将温差和各通风口风速数据导入IES里进行室内的通风模拟。原始改造设计方案中,由于厂区横向进深过大,即使西南侧露天区域无墙面遮挡,室内中部区域依然很难实现有效的自然通风。由图3的模拟数据可知,中部区域的风速几乎为0m/s(如图3所示)。为进一步提升和改善厂房内的自然通风效果,我们对原始的改造方案进行了优化,具体措施为:将中北侧条形厂房中部局部区域开敞作为中庭空间,主厂房北跨局部拆除形成内廊,降低主厂房展厅区域的跨度,南侧部分厂区功能用房拆除作为室外庭院空间。在相同工况下对优化后的建筑方案进行自然通风模拟,结果见图4。从图4的模拟结果可以看出,优化后的改造方案中,对建筑功能进行了调整,厂区的室外风环境也有较大改善。优化后的方案中,厂房北侧廊道空间风环境平均在0.5m/s~1m/s左右,相比于原始厂房北侧0.2m/s的风速有了较大的提高。

3结语

旧工业建筑由于体量较大,改造过程中自然通风的方案较为复杂且自然通风效果往往不佳。本文的研究表明,利用数值模拟的方法进行自然通风方案优化设计具有效率高,方案效果可定量的特点,模拟结果对于改造方案设计具有指导和参考意义。

参考文献:

[1]孙冬梅,李雨桐,辛志宇.夏热冬冷地区旧厂房改造中被动式节能设计策略研究[J].建设科技,2016(17):74-77.

[2]陈晓扬.建筑设计与自然通风[M].北京:中国电力出版社,2012.

[3]陈秋菊,陈晓扬.徽州民居自然通风优化设计方法[J].华中建筑,2012(11):56-59.

作者:王焱 潘磊 李伟 单位:浙江南方建筑设计有限公司 天津城建大学建筑学院

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