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湿热地区小学建筑气候空间的节能潜力评估方法研究——以深圳新洲小学为例

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湿热地区小学建筑气候空间的节能潜力评估方法研究——以深圳新洲...

作者：林健成华南理工大学

学位级别：硕士

随着城市化的快速进程,密集的建筑形态改变了城市地表的空间结构,极端的人工环境引发了一系列气候环境问题,人类生态系统遭受前所未有的压力。而我国沿海湿热地区城市发展迅猛,所呈现的城市形态与气候条件的冲突愈演愈烈,造成了建筑能... 详细信息

随着城市化的快速进程,密集的建筑形态改变了城市地表的空间结构,极端的人工环境引发了一系列气候环境问题,人类生态系统遭受前所未有的压力。而我国沿海湿热地区城市发展迅猛,所呈现的城市形态与气候条件的冲突愈演愈烈,造成了建筑能耗的大幅增加。另一方面,快速增长的人口与学位紧缺直接导向了校园增量建设与可建设土地不足的矛盾,高密度城市区域与校园空间也将影响校园热环境。而小学建筑相较于居住建筑,其体量、布局与空间组织在气候设计上具有一定程度的回应区域微气候的潜力。因此,本文将立足于典型湿热地区城市深圳的小学建筑气候空间设计,以课室单元人体热舒适作为切入点,通过案例研究、调研实测、模拟实验等定性定量的方法研究气候空间对小学建筑的节能作用机制,并构建湿热地区小学建筑气候空间的节能潜力评估方法,总结其特征规律,为该地区小学建筑的设计及其使用模式提供参考和建议。基于以上的研究目的,本文的主要研究工作分为以下几个方面:首先,对深圳地区的气候环境进行介绍分析,结合传统建筑与当代的设计实践对湿热地区的气候设计策略进行总结归纳。同时基于已有气候空间设计理论,对目前湿热地区的小学建筑气候空间子项与组合形式进行分析。(第二章)其次,尝试从湿热地区小学气候空间的作用模式出发,构建一种适用于评估该地区小学建筑气候空间节能潜力的方法。选取过渡季典型日对研究对象进行实测分析,总结其物理环境的外部空间风热环境规律,同时利用实测数据对性能模拟软件进行校验,验证主要流体力学模拟软件的科学性与可靠性。(第三章和第四章)随后,以新洲小学作为研究案例,建立了无气候空间方案与传统能耗计算工况作为对照项,验证原气候空间组合在过渡季节的节能作用与规律,同时说明在本文的节能潜力评估方法下更能体现气候空间的作用。(第五章)最后,基于原有方案所存在的秋季过渡季节能效益不明显的问题,对方案进行气候空间组合的优化,并从空间子项的位置与尺寸进行多工况对比研究,从而确定优化方案的具体气候空间物理属性。(第六章)本文利用了建筑性能模拟平台的多软件协同设计方式,聚焦于以深圳为典型的湿热地区高密度城市小学气候空间特点与作用方式,构建了以人体热舒适为核心的湿热地区气候空间节能潜力评估方法。该方法结合气候空间的作用机制,可以在建筑设计阶段量化气候空间组合方式对外部风热环境的影响以及对建筑用能空间的节能作用,给予湿热地区高密度小学设计过程的建议,给出一套适用于设计过程中反馈优化调节的设计思路与理论方法,为设计过程提供科学依据,对推动绿色建筑发展与节能减排具有一定意义。

关键词：湿热地区气候空间节能潜力热舒适小学建筑

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多因子影响下植物气候空间上限研究

多因子影响下植物气候空间上限研究

作者：刘琳奇河南农业大学

学位级别：硕士

高温、干旱胁迫是植物生长发育的主要限制因素,而植物的气候空间上限能反应高温胁迫温度指标随光、湿、风等多种气象因子的变化。因此,本研究选取温带低山丘陵区代表性树种栓皮栎幼苗和代表性农作物冬小麦,研究其植物气候空间上限。通... 详细信息

高温、干旱胁迫是植物生长发育的主要限制因素,而植物的气候空间上限能反应高温胁迫温度指标随光、湿、风等多种气象因子的变化。因此,本研究选取温带低山丘陵区代表性树种栓皮栎幼苗和代表性农作物冬小麦,研究其植物气候空间上限。通过分析两种植物在不同风速及土壤湿度条件下,叶气温差(叶片温度与空气温度差值)与太阳辐射关系的变化趋势和规律,从而建立不同风速及土壤湿度条件下叶气温差列线和气候空间的上限列线,最终建立两种植物的三维气候空间上限图。研究结果表明:(1)不同风速及土壤湿度条件下,栓皮栎幼苗和冬小麦的叶气温差与太阳辐射呈现较好的线性关系,其中栓皮栎幼苗叶气温差随太阳辐射的增加而逐渐增加;冬小麦在土壤湿度较高时,随着太阳辐射的增大,叶气温差存在逐渐降低的现象。(2)不同风速及土壤湿度条件下,栓皮栎幼苗叶气温差列线斜率受土壤湿度与风速的共同影响。风速分别为0m/s(静风)、0.4m/s、1.2m/s时,斜率受土壤湿度影响较大,风速为1.5m/s时,斜率受风速影响较大;冬小麦叶气温差列线斜率值在静风条件下,土壤湿度小于11%时,受土壤湿度影响,大于11%时,斜率值与土壤湿度相关性不显著。土壤湿度为11%是拔节期冬小麦进入初始干旱阶段的标志,灌浆期冬小麦在土壤湿度小于20%时进入初始干旱阶段。(3)根据热量平衡方程确定了不同风速条件下栓皮栎幼苗叶片对流换热系数,0.4m/s风速条件下栓皮栎幼苗叶片对流换热系数为33w/(m·℃),1.2m/s风速条件下叶片对流换热系数为79w/(m·℃),1.5m/s风速条件下叶片对流换热系数为90w/(m·℃)。对流换热系数与风速具有较好线性关系。(4)通过图解法,利用叶温(叶片温度)建立了太阳辐射、气温、土壤湿度和风速4个因子影响下的栓皮栎幼苗三维气候空间上限图以及太阳辐射、气温与土壤湿度3个因子影响下的冬小麦三维气候空间上限图。从气候空间上限图中可以明显看出各个因子的变化规律,其中在较强太阳辐射情况下,植物气候空间变小;较低的土壤湿度下(干旱程度的加剧),气候空间变小;较低的风速下,气候空间变小。(5)对比两种植物气候空间上限图发现,栓皮栎幼苗适宜生存的气候空间大于冬小麦,说明其对高温的抗性大于冬小麦。本研究确定了栓皮栎幼苗和冬小麦的三维植物气候空间上限图。通过气候空间上限图,可以更清晰反映影响叶温的4个常规农业气象因子的变化规律以及植物生存适宜的气候空间大小。该研究结果有利于通过采用常规气象数据监测和评价植物受胁迫程度,也为采取人工调控措施,减少高温干旱对植物的胁迫提供理论依据。

关键词：栓皮栎幼苗冬小麦气候空间高温胁迫叶气温差

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岭南传统建筑气候空间的尺度研究

动感（生态城市与绿色建筑） 2015年第2期 73-79页

作者：肖毅强刘穗杰华南理工大学建筑学院亚热带建筑科学国家重点实验室华南理工大学建筑学院

受岭南传统建筑空间启发,提出"气候空间"概念,并从历史发展中得到3个典型的类型空间:传统村落的"街巷+内院"空间、城镇中竹筒屋的"通廊+天井"空间,以及近代城市建筑的"外廊"或"骑楼"的热缓冲空间。通过实测和数字技术模拟分析,对上述气... 详细信息

受岭南传统建筑空间启发,提出"气候空间"概念,并从历史发展中得到3个典型的类型空间:传统村落的"街巷+内院"空间、城镇中竹筒屋的"通廊+天井"空间,以及近代城市建筑的"外廊"或"骑楼"的热缓冲空间。通过实测和数字技术模拟分析,对上述气候空间尺度进行定量分析,从而获得对建筑设计具有指导性价值的空间类型尺度,为湿热地区现代建筑空间设计提供借鉴。

关键词：岭南建筑气候空间被动式节能传统建筑空间空间尺度

高层绿色建筑的气候空间构建探索——广州珠江电厂办公业务综合楼

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新建筑 2020年第1期 108-112页

作者：肖毅强刘穗杰华南理工大学建筑学院亚热带建筑科学国家重点实验室广州510641

通过对广州珠江电厂办公业务综合楼设计实践的回顾与设计理念的梳理,阐释了一套适用于南方湿热地区的自内而外的被动式高层设计策略,包括核心筒侧置的布局模式,"中庭+侧庭"的气候空间组合,平衡隔热、通风与视线的遮阳表皮。从这三个方... 详细信息

通过对广州珠江电厂办公业务综合楼设计实践的回顾与设计理念的梳理,阐释了一套适用于南方湿热地区的自内而外的被动式高层设计策略,包括核心筒侧置的布局模式,"中庭+侧庭"的气候空间组合,平衡隔热、通风与视线的遮阳表皮。从这三个方面切入,系统性地通过建筑设计实现绿色建筑的核心价值,探索高层建筑的气候适应性模式语言,并结合实测与数字模拟,验证了其有效性。

关键词：绿色建筑气候空间气候适应性高层中庭侧庭

建筑气候空间在零能耗建筑中的应用——以华南理工大学队在国际太阳能十项全能竞赛中的房屋为例

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当代建筑 2022年第8期 31-34页

作者：肖毅强詹峤圣华南理工大学建筑学院华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室

地域传统建筑所营造的气候适应性人居环境,为传统社会提供了较为舒适且低能耗的日常生活空间。因此,笔者提出低碳建筑发展应该向传统学习,借鉴传统建筑空间的营造智慧。气候空间方式的运用,能够为当代可持续建筑设计提供可行的空间操作... 详细信息

地域传统建筑所营造的气候适应性人居环境,为传统社会提供了较为舒适且低能耗的日常生活空间。因此,笔者提出低碳建筑发展应该向传统学习,借鉴传统建筑空间的营造智慧。气候空间方式的运用,能够为当代可持续建筑设计提供可行的空间操作策略,营造低碳、节能、舒适与健康的建筑环境,从而实现基于中国文化发展传承的设计与技术创新。本文以华南理工大学队参加的3届国际太阳能十项全能竞赛的建筑作品为例,介绍气候空间设计策略的设计过程与技术要点,为可持续建筑设计提供经验与借鉴。

关键词：低碳建筑气候空间国际太阳能十项全能竞赛文化传承

基于节能与热舒适关联的湿热地区高密度城市小学气候空间设计研究——以深圳新洲小学为例

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基于节能与热舒适关联的湿热地区高密度城市小学气候空间设计研究...

2021年全国建筑院系建筑数字技术教学与研究学术研讨会...

作者：肖毅强林健成吕瑶林瀚坤华南理工大学建筑学院亚热带建筑科学国家重点实验室广东工业大学建筑与城市规划学院

湿热地区高密度城市环境具有高热弱风的特征,对于户外空间使用频率较高的中小学校园环境而言,其热环境舒适性往往备受挑战。本研究以典型的高密度校园,深圳市福田区新洲小学为例,探讨整合适宜的可通风气候适应性空间设计策略,提升校园... 详细信息

湿热地区高密度城市环境具有高热弱风的特征,对于户外空间使用频率较高的中小学校园环境而言,其热环境舒适性往往备受挑战。本研究以典型的高密度校园,深圳市福田区新洲小学为例,探讨整合适宜的可通风气候适应性空间设计策略,提升校园环境的风热环境舒适性以及达到建筑节能的目的。首先,研究以城市环境与建筑空间耦合的风环境模拟为基础,验证设计策略对于建筑气候空间通风的改善与热舒适的提升效果。在此基础上,通过ANSYS-FLUENT与Ladybug Tools模拟,对以新洲小学课室单元为对象的多种风速工况进行模拟研究,结合热舒适评价指标PMV,验证气候空间设计策略的节能效果。结果显示:建筑空间上,南北贯通的气候空间设计可有效地形成通风风廊,促进校园的风热环境优化;在节能效应上,气候空间系统有效地通过通风调节减少用能时间,在城市环境下得到课室单元两侧风压差计算出室内风速0.45m/s作为计算风速,有效舒适度时长约为41.39%～46.39%,能耗降低超过31.2%,验证气候空间对于节能的有效性。研究应对湿热地区高密度校园设计高温弱风微气候特征的挑战,提出有效促进通风设计策略与合理模拟方法,进行了有效性验证,对校园空间的气候适应性设计具有参考价值。

关键词：节能热舒适湿热气候气候空间高密度城市

来源： cnki会议评论

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岭南传统建筑气候空间的尺度研究

大众文艺 2016年第3期 70-70页

作者：钟恒成孟媛汤銮琴潘井雨钦州学院陶瓷与设计学院<滨海校区>

由于岭南地区内传统的建筑空间的激发,从而产生了"岭南传统建筑气候空间"的内容,并且根据发展的整体过程中总结出三种主要的种类空间:原有的村落式"街巷内院"建筑空间、城镇内竹简房"通廊天井"建筑空间以及近时期的城市外廊或者是骑楼... 详细信息

由于岭南地区内传统的建筑空间的激发,从而产生了"岭南传统建筑气候空间"的内容,并且根据发展的整体过程中总结出三种主要的种类空间:原有的村落式"街巷内院"建筑空间、城镇内竹简房"通廊天井"建筑空间以及近时期的城市外廊或者是骑楼的热能缓冲建筑空间,运用实际测量以及数据科学技术的仿造解析,对岭南地区内传统建筑气候空间的尺度进行研究,来了解关于在建筑的设计方面有切入性价值的建筑空间种类的尺度,给潮湿燥热地区的相关建筑空间提供一份值得参考的资料。

关键词：岭南传统建筑气候空间尺度

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广府地区传统村落的气候适应性空间系统研究

南方建筑 2018年第5期 62-69页

作者：肖毅强林瀚坤惠星宇华南理工大学建筑学院亚热带建筑科学国家重点实验室广州市景观建筑重点实验室华南理工大学建筑学院亚热带建筑科学国家重点实验室广州市设计院

广府地区传统村落位于珠江三角洲平原地带,是岭南四大文化体系中广府文化的典型空间载体。研究目的为,在论证广府村落对岭南湿热气候的气候适应性基础上,探讨其空间与尺度的组织规律。方法上,在实测调研基础上,对相关案例的热环境与风... 详细信息

广府地区传统村落位于珠江三角洲平原地带,是岭南四大文化体系中广府文化的典型空间载体。研究目的为,在论证广府村落对岭南湿热气候的气候适应性基础上,探讨其空间与尺度的组织规律。方法上,在实测调研基础上,对相关案例的热环境与风环境进行数值模拟,论证其空间系统的气候适应性,并归纳总结其组织方式与尺度规律。进而,对村落的空间比例与密度分析,显示冷巷与院落的组合为湿热地区的高密度村落布局提供了一套有效的防热、通风策略,对村落内部的微气候具有明显的调节作用,从而为本地区城镇化建设提供有价值的空间组织模式。

关键词：气候适应性广府传统村落气候空间空间尺度冷巷与院落系统

栓皮栎幼苗叶气温差随太阳辐射和风速变化的列线研究

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中国农业气象 2016年第2期37卷 213-221页

作者：王佩舒王威红陈景玲王谦李国怀河南农业大学林学院郑州450002

为了探索太阳辐射、气温和风速对栓皮栎幼苗叶温(LT)的影响,以及LT与Gates气候空间列线的一致性,在晴天条件下,控制小气候风速因子,测定气温、LT和太阳辐射,研究不同风速条件下栓皮栎幼苗叶气温差(LATD)随太阳辐射的变化。并依据Gates... 详细信息

为了探索太阳辐射、气温和风速对栓皮栎幼苗叶温(LT)的影响,以及LT与Gates气候空间列线的一致性,在晴天条件下,控制小气候风速因子,测定气温、LT和太阳辐射,研究不同风速条件下栓皮栎幼苗叶气温差(LATD)随太阳辐射的变化。并依据Gates气候空间理论和图解方法,确定栓皮栎幼苗的气候空间列线。结果表明:静风时栓皮栎幼苗LATD随太阳辐射的增加而增加,二者呈线性关系;冠层温度衰减(CTD)随太阳辐射强度增加而增加,但随着风速的增大,CTD随太阳辐射而增加的幅度逐渐减小。风速为0.8m·s^(-1)时,CTD随太阳辐射变化的趋势线斜率逐渐趋近于0,表明不同风速条件下的栓皮栎幼苗叶片CTD随着太阳辐射强度的增加呈线性增加趋势;随着风速的增加,该线性关系形成斜率逐渐变小的列线,列线与Gates气候空间理论的上限趋势一致,列线上的点与生物学上限温度(BMT)相加可以表达栓皮栎幼苗叶片气候空间上限。

关键词：栓皮栎 CTD 太阳辐射风速气候空间列线