第 1 章 引言
1.1 课题的背景与意义
建筑物在运行和建造过程中都要消耗能源，目前人们关注的建筑全生命周期能源消耗是包含这两个部分的。但是一般情况下建造的能源消耗占总消耗的20%左右，其余的 80%消耗在了建筑运行的过程中，所以建筑节能的着眼点还应更多的放在运行的过程中。为了维持建筑物内部温度适宜，需要花费一定的能源支出给空调系统，为了维持室内空气品质良好，需要支出一部分能源给通风系统。而现代建筑，尤其是高层办公类建筑，往往采用机械的通风系统和主动式的温度调节手段（中央空调系统或者独立式空调）。但是在空调系统的出现仅仅有二三百年的时间，应用于民居和民用建筑的时间更短。在主动式空气调节系统没有出现或者普及的时代，人们往往采取被动式的空气调节手段来最大限度的利用被动手段来调节室内的热舒适性。世界各地的传统建筑都是劳动人民在长期的生活经验中总结创造的因地制宜的建筑形式，至今可以提供给建筑师们创造的灵感。自然通风作为一种非常重要的被动式调节手段，其作用应该被人们重视。而且在现代热舒适理论的研究指出，由于自然通风的脉动特性，在自然通风的环境下，在同等温度条件下可以提供更加舒适的室内环境，即人处在同等温度同等换气量的机械通风房间中和自然通风的房间中，自然通风的环境更可以令人满意。
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1.2 课题研究的内容
1.2.1 研究内容
本论文主要研究内容为：完成自然通风与热耦合模拟的计算工具，验证算法与模拟工具的准确性，研究影响自然通风的因素并予以归纳总结，提出快速评估自然通风效果的方法，探讨自然通风的设计导则。1.2.2 论文框架
论文在结构上主要分为三部分：1、自然通风耦合模拟的基础研究，包括对文献的综述，计算自然通风的方法以及评价自然通风效果的方法，并针对工程应用着重研究适用于实际应用的计算评估方法。2、研究工具的开发及验证，包括对 DeST-Ventplus 的重写以及功能完善，同时通过对比其他通风计算软件的结果以及实测的实验来验证耦合模拟计算工具的准确性。3、基于 DeST-Vent 进行模拟实验研究，归纳分析可能影响自然通风的因素并加以系统的模拟研究，探索其中的变化规律以得到普适性的结论，并用来指导实践。其中第二章是对现有的计算方法和评估方法进行分析，提出开发 DeST-Vent 的必要性。第三章是基于全年负荷模拟 DeST-Vent 需要输入的计算参数的顺序介绍自然通风计算中的两个要素：门窗阻力模型以及风压系数。第四章介绍 DeST-Vent 耦合实现流程并包括模拟工具的实验验证。第五章是利用模拟工具分析影响建筑自然通风效果的因素，归纳共同点，排列可变因素，以期望得到普遍适用的结论。
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第 2 章 建筑自然通风研究综述
2.1 对建筑自然通风效果的评价方法
与机械式通风不同的是，自然通风受到环境的影响很多，无法以一个稳定的分析状态。因为这种不稳定性和无周期性，甚至人们无法用非稳态的分析方法和思想去分析自然通风，定量的分析自然通风的手段比较难以实现，所以在进行建筑设计和节能潜力评估的时候，一种想法是对典型的瞬时通风状态进行分析，之后在推广到一段时间甚至全年，另一种做法就是采用统计的思想去解决定量分析解决问题。对于研究自然通风的节能潜力 NVP（Natural VentilationPotential），也需要有合适的方法，既要充分考虑自然通风的形成机理，又要考虑自然通风的不稳定和非周期的特性。
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2.2 自然通风热舒适度标准
人体热舒适主要受室内环境的影响，主要有三个方面：温度，湿度，以及室内风速。在均匀环境中，人体与周边环境要进行热湿交换。与空气的显热交换取决于温度，所以在热舒适指标中，温度是一个非常重要的因素。湿度对热舒适的影响主要体现在排汗速度上，所以在高温环境下湿度在热舒适的影响加大。至于环境风速，其影响分为两点：一是影响人体与环境的对流换热、二是影响排汗的蒸发速度。国际和国内许多专家学者对自然通风下的热舒适指标进行了研究，并制定出一些相关室内舒适度研究标准，但这些标准普遍适用于室外条件下的自然通风，在室内条件下热舒适指标尚未有共识。
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第 3 章 建筑自然通风计算中输入参数的研究 ..........................11
3.1 风压........................................................11
3.2 支路阻力模型....................................14
3.3 本章小结....................................................18
第 4 章 基于多区域网络模型的全年通风热耦合能耗分析法的应用研究 ....19
4.1 耦合计算的流程实现.......................19
4.2 耦合计算输入参数..........................23
4.3 耦合计算的实例验证.......................27
4.4 对某办公建筑的实测验证实验........................28
4.5 本章小结.................................41
第 5 章 模拟分析影响自然通风节能潜力的因素
5.1 基本思想介绍
利用全年耦合模拟的方法可以对真实建筑的自然通风效果进行模拟，在建筑设计中就可以通过模拟的手段分析设计在自然通风的方面表现如何。但是影响自然通风的因素有很多，究竟何种因素占有主导地位，在什么情况下应该主要考虑目前并没有明确的研究成果给出结论。所以建筑设计者在设计的时候采用的优化自然通风的措施不一定是合适的。通过对影响自然通风节能潜力因素的研究，就可以给出设计者指导性的概念。甚至通过一系列的 case study 还有希望给出诸如可开启窗面积比例增大 1%可以大概增加的节能量这类定量的结论。研究的基本思想首先对影响的因素进行分类归纳，总结整合。之后针对性的对于不同的影响因素进行一系列的 case study，利用 DeST-Vent 全年热与通风耦合计算的工具作为软件平台。之后对结果进行分析，得到结论。最后，将所有的结论和所得数据整合起来，提出一个供设计人员参考的定量的快速分析评价自然通风效果设计指导细则。
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第 6 章 总结与展望
6.1 总结
自然通风这一课题永远是建筑设计者们关注的焦点之一，尤其是经历了世界性的能源危机之后，绿色和可持续发展的提出使得如何合理利用自然通风这一问题成为国内外学者研究的重点。现在建筑中人们开始用一种全新的角度来审视自然通风，期望能够更充分，更合理的利用它。本文以研究自然通风应该如何计算分析，以指导设计为研究目标。运用通风与热耦合全年模拟作为研究手段，分析了 4 种最主要的影响自然通风效果的因素，并且通过分析，的除了一些规律性的可用于指导设计的结论，给出了自然通风的设计指导。文章主要取得了以下几方面的成果：
1）对自然通风的机理、研究方法、与热模型耦合模拟计算方法与软件、节能潜力（NVP）、降温分区设计研究进行了详细的文献分析与综述。
2）在 DeST 平台上完成了通风计算模块，为国内第一个通风与热偶和计算的工具，与其他相似功能软件相比，加入了风压系数，门窗作息等设置，能够全面的对自然通风问题进行深入到建筑能耗层面模拟计算。
3）归纳分析了影响自然通风的因素，并做了合理化验证以证明归纳的代表性，按照文章的分类可以基本概括办公类建筑的自然通风情况。
4）分别对影响因素进行了分析计算，分别给出了不同通风形式，建筑布局，控制温度以及气候区域下自然通风节能率的量化结果。
5）整合结论，给出了用于指导初期设计时评价自然通风效果的方法和工具，自然通风节能率速查表。
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参考文献（略）