湿热地区复廊式住院楼天井空间自然通风模拟及设计研究

doi:10.12141/j.issn.1000-565X.220361

华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2023, Vol. 51 ›› Issue (4): 61-70.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.220361

所属专题： 2023年土木建筑工程

湿热地区复廊式住院楼天井空间自然通风模拟及设计研究

张文宇¹^,² 张春阳¹^,² 王奕程²^,³

^1.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州 510640
^2.华南理工大学建筑学院，广东广州 510640
^3.都灵理工大学建筑与设计学院，意大利都灵 10125

收稿日期:2022-06-07 出版日期:2023-04-25 发布日期:2022-07-08
通信作者: 王奕程（1994-），女，博士生，主要从事建筑性能设计研究。 E-mail:arycwang@mail.scut.edu.cn
作者简介:张文宇（1986-），男，博士生，助理研究员，主要从事医疗建筑设计研究。E-mail:zhangwy@scut.edu.cn
基金资助:
中国科协战略发展部资助项目(2021ZZZLFZB1207088);国家自然科学基金资助项目(52178015);亚热带建筑科学重点实验室开放课题资助项目(2022ZB07)

Study on Simulation and Design of Natural Ventilation for Patio Space of Multi Corridor Inpatient Building in Humid and Hot Areas

ZHANG Wenyu¹^,² ZHANG Chunyang¹^,² WANG Yicheng²^,³

^1.State Key Laboratory of Subtropical Building Science, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China
^2.School of Architecture, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China
^3.Department of Architecture and Design, Politecnico di Torino, 10125, Turin, Italy

Received:2022-06-07 Online:2023-04-25 Published:2022-07-08
Contact: 王奕程（1994-），女，博士生，主要从事建筑性能设计研究。 E-mail:arycwang@mail.scut.edu.cn
About author:张文宇（1986-），男，博士生，助理研究员，主要从事医疗建筑设计研究。E-mail:zhangwy@scut.edu.cn
Supported by:
the Strategic Development Dapartment of China Association for Science and Technology(2021ZZZLFZB1207088);the National Natural Science Foundation of China(52178015)

摘要/Abstract

摘要：

我国湿热地区气候特殊，医院通过空调系统进行通风导致其运行能耗巨大。医院住院部的大部分公共空间在合理分类和布局的情况下，可以并且有必要通过自然通风的手段和方法来满足使用者的热舒适要求，改善建筑内部空气质量，同时有效节能降耗。天井是湿热地区建筑常见的气候适应空间，文中以我国湿热地区代表性城市广州（23.1°N，113.3°E）作为研究地点，以复廊式住院楼为研究对象，通过设计医院住院楼模型的CFD模拟实验、分析湿热地区全年适宜自然通风的时段，探究天井空间的设计要素对复廊式住院楼护理单元公共空间自然通风性能的影响。结果表明：医院复廊式住院楼设计中，相较与无天井布局，天井空间可以有效改善复廊式住院楼护理单元公共空间自然通风性能；通过设置合理的天井的平面形式、位置和高度，可以使医院复廊式住院楼各层护理单元公共空间获得满足人体舒适的自然通风；合理设置住院楼建筑首层的进风口位置，可增大全年自然通风潜力，以广州地区为例，该区域除南向外，东南、东北和北向都有较高频率的自然风，因此，除在建筑首层南向外，还宜在东南、东北和北向设置部分进风口，以增大全年自然通风潜力。

关键词: 湿热地区, 医院复廊式住院楼, 天井空间, CFD模拟, 自然通风

Abstract:

Due to the special climate in the humid and hot areas of China, the ventilation of hospitals through air-conditioning system leads to huge energy consumption. Most public spaces in the inpatient department of a hospital can and should be naturally ventilated to meet the thermal comfort needs of users, improve indoor air quality, and effectively save energy and reduce consumption, given proper categorization and layout. Patio is a common climate adaptive space for buildings in humid and hot areas. The article took Guangzhou, a representative city in the hot and humid region of China (23.1°N, 113.3°E), as the research location and the corridor-type inpatient building as the research object. Through the CFD simulation experiment of designing a hospital inpatient building model and analyzing the suitable periods for natural ventilation in the hot and humid region throughout the year, the study explored the influence of design elements of courtyard space on the natural ventilation performance of the public space in the nursing unit of the multi-corridor inpatient building. The results show that compared with the building without patio, the multi corridor inpatient building with the patio space can effectively improve the natural ventilation performance of the nursing unit public space of the multi corridor inpatient building; By setting a reasonable plan form, position, and height for the courtyard, the public space of each nursing unit on all levels of the multi-corridor inpatient building can achieve natural ventilation that meets human comfort. By setting the position of the air inlet on the ground floor of the inpatient building reasonably, the potential for natural ventilation throughout the year can be increased. For example, in the Guangzhou area, besides the south-facing direction, there is a higher frequency of natural wind in the southeast, northeast, and north directions. Therefore, in addition to the south-facing direction on the ground floor of the building, it is also appropriate to set some air inlets in the southeast, northeast, and north directions to increase the potential for natural ventilation throughout the year.

Key words: humid and hot area, multi-corridor inpatient building, patio space, CFD simulation, natural ventilation

中图分类号:

TU246.1

张文宇, 张春阳, 王奕程. 湿热地区复廊式住院楼天井空间自然通风模拟及设计研究[J]. 华南理工大学学报(自然科学版), 2023, 51(4): 61-70.

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图/表 9

图1

图2

图3

表1

表2

表3

图4

表4

图5

参考文献 19

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计算对象	厚度/m	密度/ （kg·m^-³）	比热容/ （kJ·kg^-1·K^-1）	导热系数/ （W·m^-1·K^-1）
墙体	0.30	2 000	0.92	0.58
玻璃	0.01	2 500	0.84	1.00
大地	10.00	2 000	1.01	1.16

风速/（m·s^-1）	等效温度降低/℃	对舒适度的影响
0.05	0.0	无风，有点不舒服
0.20	1.1	几乎感受不到，但很舒服
0.25	1.3	空间的设计风速
0.40	1.9	感受明显且舒适
0.80	2.8	非常明显，在温暖且活动频繁的区域可以接受
1.00	3.3	空调风速上限，干热气候区的自然通风良好风速
2.00	3.9	热湿气候区的自然通风良好风速
4.50	5.0	室外环境的微风

位置	室外风压云图和各层风速云图
位置	工况A₁，无天井	工况A₂，天井8.4 m×6.6 m	工况A₃，天井16.8 m×3.3 m	工况A₄，天井2×4.2 m×6.6 m
室外
1F
2F
3F
4F
5F
6F
7F
8F
9F
10F

位置	室外风压云图和各层风速云图
位置	工况B₁，9层（37.8 m）	工况B₂，12层（50.4 m）	工况B₃，15层（63 m）
室外

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湿热地区复廊式住院楼天井空间自然通风模拟及设计研究

Study on Simulation and Design of Natural Ventilation for Patio Space of Multi Corridor Inpatient Building in Humid and Hot Areas

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