CN104133939A - 一种严寒地区开放办公空间自然通风设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种严寒地区开放办公空间自然通风设计方法，包括：步骤1、评价在严寒地区的客观气候条件，判断区域内实现自然通风的可能性；步骤2、根据调研结果归纳严寒地区开放办公空间典型模型，建立模拟框架；步骤3、使用CFD软件Airpak对各典型模型进行数字模拟实验，验证适用于几种开放办公空间模式的自然通风设计手段的有效性；步骤4、针对严寒地区的地域特征，进一步总结出严寒地区高层办公建筑开放办公空间的自然通风设计要点。本发明的优势在于以下：以严寒地区的气候条件、风环境特征、城市特点为背景，系统性的总结严寒地区高层办公建筑自然通风的历史演变及扬弃过程，优化了严寒地区开放办公空间的自然通风。

Description

一种严寒地区开放办公空间自然通风设计方法

技术领域

本发明属于办公建筑被动设计技术领域，具体是涉及一种严寒地区开放办公空间自然通风设计方法。

背景技术

近年来，我国在人口增长与城市化快速进程、体力劳动模式向脑力劳动模式转换的趋势下，许多大中型城市的建筑密度正逐年升高。承担着办公功能的高层建筑如雨后春笋一般，在容纳了大量城市人口的同时，也逐渐显现出了高速发展的副作用——对自然环境与人体健康的双重威胁。高层办公楼由于受高层梯度风的限制，经常呈现封闭的形态，依靠空调等机械维持室内适宜的环境。使用被动式降温、采暖等措施的办公楼，消耗着大量资源，同时，长时间处于封闭空间的使用者不可避免的患上一系列生理及心理疾病。随着生活节奏、社会要求、设计定位等方面不断产生着新的变化，现代高层办公建筑设计被提出了生态化、人性化、智能化等新要求。

为了回应这样的要求，高层办公建筑正在经历全封闭化、主动式设计向开放化、被动式设计的转变，而自然通风即是被动式设计中重要的一环。采用自然通风的高层办公建筑，能够为使用者创造舒适的办公环境，提高工作效率，同时为节能减排的生态目标尽一份力。分析哈尔滨气候可知，夏季仅有12％的时间处于舒适区外，自然通风设计潜力极大。尤其在过渡季采用自然通风是建筑设计的最佳对策。这里所说的过渡季是指室内、外空气参数比较而定的。由于空调系统全年运行过程中，室外参数总是处于一个不断变化的动态过程之中，即使是夏季，在每天的早晚也有可能会出现过渡季工况。因此，过渡季在设计工况中并不单单指自然地春、秋季节。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明选择高层办公建筑开放办公空间的自然通风设计为研究对象，以严寒地区的气候条件为背景，提出了一种严寒地区开放办公空间自然通风设计方法。

本发明的一种严寒地区开放办公空间自然通风设计方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1、明确实现自然通风的室内物理环境要求，并评价在严寒地区的客观气候条件，判断区域内实现自然通风的可能性；

步骤2、调研严寒地区若干个开放办公空间，运用抽样调查与典型调查的方式，采样方法为数据测量办公空间尺寸、柱网、家具布置形式、墙体厚度及构造、门窗形式及尺寸，现场拍照与观察调研办公空间的建设状况、空间布局、物理环境，问卷调查使用者对于开放办公空间环境尺度、现有布局、自然通风的主观评价信息，统计整理上述的调研数据归纳出严寒地区开放办公空间典型模型，包括朝向、办公空间的类别、通风方式、平面的尺寸与布局、门窗洞口的尺寸、家具的布置归纳严寒地区开放办公空间典型模型，统计确定边界条件及相关参数，建立模拟框架；

步骤3、使用CFD软件Airpak对上述典型模型进行数字模拟实验，验证适用于几种开放办公空间模式的自然通风设计手段的有效性；根据统计归纳调研数据输入室内热源参数，围护结构参数，气象参数，对步骤2中建立的典型模型进行数字模拟实验；

步骤4、针对严寒地区的地域特征，进行对比试验进一步总结出严寒地区高层办公建筑开放办公空间的自然通风设计要点。

本发明的优势在于以下：

1、系统性的总结严寒地区高层办公建筑自然通风的历史演变及扬弃过程，找出符合时代背景研究方向，重拾可应用于现今建筑实践的思维方法，同时探索和学习新的研究方法和技术手段。

2、在社会对低碳、健康建筑的要求日益增长的背景下，通过自然通风与高层建筑的适应性策略研究，能够在设计中提供一种基于风环境改善建筑舒适性的思维方法；能够在建筑实践、特别是高层办公建筑中，加入生态、健康的视角，对设计进行客观合理的分析，针对一定风环境条件下建筑空间、形态布局、技术应用等方面进行分析，形成一种系统化的设计方法。

3、以严寒地区的气候条件、风环境特征、城市特点为背景，探讨如何使上述设计方法得到合理应用。

说明书附图

图1为单侧通风模型模拟流程图；

图2为双侧通风模型模拟流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图1-2以及具体实施方式对本发明进行更加详细的说明。

本发明的一种严寒地区开放办公空间自然通风设计方法，选择高层办公建筑开放办公空间的自然通风设计为研究对象，以哈尔滨地区的气候条件为背景。

步骤1、明确实现自然通风的室内物理环境要求，并评价在哈尔滨地区的客观气候条件，判断区域内实现自然通风的可能性；

阐述了上述发明的必要性和可行性，对健康化、生态化、人性化、智能化的时代要求建立清晰的认识，明确实现自然通风的室内物理环境要求，并论述在哈尔滨地区的客观气候条件，根据哈尔滨气候条件统计计算区域内自然通风潜力值；

步骤2、调研哈尔滨56个开放办公空间，归纳严寒地区开放办公空间典型模型，统计确定边界条件及相关参数，建立模拟框架。

根据哈尔滨地区的城市规划与用地性质，以及地区经济发展状况，选取56个开放办公空间进行调研分析，方案的选择遵循以下原则：第一，有自建或者专属的办公建筑，第二，主要的办公形式为开放式办公模式，第三，开放办公的规模及办公建筑的建造年代具有差异性。

运用抽样调查与典型调查的方式，采样方法为数据测量办公空间尺寸、柱网、家具布置形式、墙体厚度及构造、门窗形式及尺寸，现场拍照与观察调研办公空间的建设状况、空间布局、物理环境，问卷调查使用者对于开放办公空间环境尺度、现有布局、自然通风的主观评价信息，统计整理上述的调研数据归纳出严寒地区开放办公空间典型模型，包括朝向、办公空间的类别、通风方式、平面的尺寸与布局、门窗洞口的尺寸、家具的布置。

单侧通风模型面积在200-300m²之内，取平均值220m²，进深值为7.2m，面宽尺寸为30.5m，室内净高为2.6m，外墙厚度为500mm，内墙厚度为300mm。门的尺寸为2mx1.5m，窗的尺寸为2.1mx1.5m，窗距地面高0.9m，可开启扇尺寸为1.22mx0.55m，交通布局方式为梳式，每开间为3个窗组成的通窗。

双侧通风模型面积在300-400m²之内，取平均值340m²，进深值为14.5m，面宽尺寸为23.5m，室内净高为2.6m，外墙厚度为500mm，内墙厚度为300mm。门的尺寸为2mx1.5m，窗的尺寸为2.1mx1.5m，窗距地面高0.9m，可开启扇尺寸为1.22mx0.55m，交通布局方式为鱼骨式，每开间为3个窗组成的通窗。

步骤3、使用CFD软件Airpak对各典型模型进行数字模拟实验，验证适用于几种开放办公空间模式的自然通风设计手段的有效性。

根据统计归纳调研数据输入室内热源参数，围护结构参数，气象参数，对步骤2中建立的典型模型进行数字模拟实验，具体流程为：

单侧通风一共分为两个阶段进行，第一阶段是外界环境变化下的模拟。通过朝向改变引起风入射角度的变化，设定不同的朝向工况进行模拟。分析比较每种工况的特点，从中得出最优朝向进行下一步模拟。根据比较总结劣势朝向工况的缺点，针对性提出优化策略加以改进。之后在最优朝向的基础上进行楼层高度的模拟。楼层高度的变化引起风速值的变化，通过算式计算出各个楼层处的风速值并设为不同的工况。根据模拟结果进行分析讨论各个工况的通风效果，得出最优高度范围，作为下一步模拟的前提，并针对劣势高度区提出设计策略。第二阶段是建筑内部因素对通风影响的模拟。办公空间自身窗户的开启面积及位置影响着通风量及通风范围，设定不同面积与位置的工况进行模拟，得到最优面积与位置的配比作为下一步模拟的前提，并总结提出面积与位置设计的相应策略。门的位置反应了出风口与入风口的对应关系。基于最优开启面积与位置的基础，提出几种门设立位置的工况进行模拟，根据结果分析得出单侧通风出风口适宜位置范围，并总结相应的设计策略，得出单侧通风优化模型。

双侧通风的外界环境数据是基于单侧通风第一阶段的结果进行选择，开窗是根据单侧通风第二阶段中最优开窗面积与位置进行设定。因双侧通风的开放式办公空间规模大，门洞口的功能有主次之分。主入口附近缓冲空间的设置对室内布局及通风路径影响较大，分别设定主入口与疏散口的不同位置进行模拟，从中得出最优的门对位关系，进入下一步模拟。在外界环境及空间维护结构都为定值的情况下，将家具及人员布置纳入空间。按照家具组合、走道布置进行分类设为不同的工况分别模拟，从模拟结果中分析出最优布置方式，总结并提出相应设计策略，得出双侧通风优化模型。

步骤4、针对哈尔滨的地域特征，进一步总结出严寒地区高层办公建筑开放办公空间的自然通风设计要点。

Claims (1)

1.一种严寒地区开放办公空间自然通风设计方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1、明确实现自然通风的室内物理环境要求，并评价在严寒地区的客观气候条件，判断区域内实现自然通风的可能性；

步骤2、调研严寒地区若干个开放办公空间，运用抽样调查与典型调查的方式，采样方法为数据测量办公空间尺寸、柱网、家具布置形式、墙体厚度及构造、门窗形式及尺寸，现场拍照与观察调研办公空间的建设状况、空间布局、物理环境，问卷调查使用者对于开放办公空间环境尺度、现有布局、自然通风的主观评价信息，统计整理上述的调研数据归纳出严寒地区开放办公空间典型模型，包括朝向、办公空间的类别、通风方式、平面的尺寸与布局、门窗洞口的尺寸、家具的布置归纳出严寒地区开放办公空间典型模型，统计确定边界条件及相关参数，建立模拟框架；

步骤3、使用CFD软件Airpak对上述典型模型进行数字模拟实验，验证适用于几种开放办公空间模式的自然通风设计手段的有效性；根据统计归纳调研数据输入室内热源参数，围护结构参数，气象参数，对步骤2中建立的典型模型进行数字模拟实验；

步骤4、针对严寒地区的地域特征，进行对比试验进一步总结出严寒地区高层办公建筑开放办公空间的自然通风设计要点。