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1、山东建筑大学学生宿舍室内风环境研究 宋帅 赵学义 李洁 张玉洁 张乐 山东建筑大学 中建一局集团第五建筑有限公司 山东建大建筑规划设计研究院 摘 要： 学生宿舍是高校校园的最小居住单元, 其作用强大, 承担着学生的生活、学习、交往等活动。由于缺乏对宿舍室内环境的重视, 宿舍内部普遍存在通风不良的现象。以山东建筑大学学生宿舍的室内风环境为研究对象, 通过宿舍内实地调研, 探索影响室内风环境的因素, 提出有针对性的设计策略和改造方法, 结合软件进行优化模拟, 并对宿舍楼进行了一定的改造探索, 力图改善宿舍室内风环境, 为学生创造一个良好的生活学习环境, 为以后的学生宿舍设计提供一定的借鉴。关键词：
2、 学生宿舍; 通风; 室内风环境; 改造; 设计; 优化; 模拟; 作者简介：宋帅 (1990) , 男, 山东新泰人, 硕士研究生, 建筑学专业, 主要从事绿色建筑设计与评价方向的研究 () 。收稿日期：2017-03-27Indoor Air Environment of Students Dormitory in Shandong Jianzhu UniversitySONG Shuai ZHAO Xue-yi LI Jie ZHANG Yu-jie ZHANG Le Shandong Jianzhu University; The fifth Construction CO., LTD
3、., China Construction First Group; Shandong Jianda Building Planning and Design Institute; Abstract： Dormitories are the smallest living unit on campus. It bears the students life, learning, communication and other activities. Because the lack of the attention about the indoor environment of the dor
4、mitory, the inside ventilation is poor generally. The indoor air environment of dormitory in Shandong Jianzhu University is investigated and researched on-situ, to explore the influencing factors of indoor air environment. Aiming at factors affecting the design strategy, retrofitting method is propo
5、sed. Combined with the optimization simulation software, the retrofitted dormitory is explored to improve the air environment of the dormitory and create good living and studying condition, provide certain reference for later design of students dormitory.Keyword： students dormitory; ventilation; ind
6、oor air environment; retrofitting; design; optimization; simulation; Received： 2017-03-270 引言宿舍是在校学生生活和学习的主要空间之一, 良好的室内风环境既可以提高学生的生活质量, 也有助于提高学生的学习效率。现阶段随着高校学生的居住环境和宿舍内的各种问题逐渐暴露, 宿舍内的风环境逐步受到各方的关注。早在20 世纪 70 年代, 国外建筑师就开始对学生宿舍建筑进行研究, 建筑师斯蒂文霍尔设计的麻省理工学院的西蒙斯公寓通过 CFD 软件模拟的方式来组织宿舍的室内通风, 体现对学生居住环境的关注。而我国对学生
7、宿舍的关注也越来越多。目前大部分针对学生宿舍的研究主要集中于对建筑本身的研究, 而忽略了对宿舍内部风环境的关注。本文针对此问题, 以山东建筑大学学生普通宿舍楼为例, 探索了宿舍室内风环境的影响因素, 并进行了初步的改造, 希望可以为以后宿舍楼的设计提供一定的借鉴。1 山东建筑大学学生宿舍现状调研山东建筑大学的学生宿舍存在两种方式, 一种是结合生态技术设计的绿色学生公寓 (梅一和樱园宿舍楼) , 另一种就是普通学生宿舍楼 (松一、松二、松三等宿舍楼) 。本文选取了普通宿舍楼作为研究对象, 对原有的宿舍内部风环境进行调研和改造, 对室内风环境问题进行总结, 主要表现在:(1) 宿舍楼采用内廊式布局
8、方式, 宿舍的进深大, 只有把相对的两个宿舍门打开才能形成穿堂风, 但由于学生私密空间的需要、宿舍之间的学习和作息习惯等不同, 宿舍内自然通风的方式难以实现。(2) 宿舍居住人员多, 阳台空间不满足学生的使用要求, 宿舍缺乏夏季遮阳措施, 外围护结构保温效果不理想, 导致夏季室内温度过高, 所以室内自然通风的问题就显得更为突出。(3) 在冬季, 宿舍门窗处于关闭状态, 室内缺乏换气设施, 室内无法实现自然通风。2 宿舍楼通风改造策略2.1 窗户的改造窗户是室内通风的直接门户, 开窗的形式、位置、大小以及可开启面积都直接影响到室内的通风效果。同样的窗户面积, 采用平开窗其室内通风效果要好于推拉窗
9、。同样的开窗大小, 窗户可开启的面积越大, 室内的通风效果越好。开窗的位置与当地的风向有一定的夹角, 其室内的通风效果要好于直接与风向垂直的开窗位置。在窗户外面设置导风板, 通过对风向的引导, 增强室内的通风效果。通过设置垂直于窗户的导风板可以使西南风导入室内, 促进了宿舍内部的自然通风。2.2 楼梯间改造楼梯间一般在建筑中就起着竖向的交通组织的基本功能, 除此之外很少有其他的作用。为了促进建筑内部的通风可以对楼梯间进行改造, 在楼梯间内设置通风烟囱, 并在楼梯间顶部设置集热空腔, 利用太阳能来实现楼梯间的热压通风, 实现对各个楼层的拔风效果, 最终促进室内的通风。2.3 太阳能烟囱与太阳墙的
10、使用太阳能烟囱利用空气受热上升形成压力差的原理使室内的空气流向走廊, 最终通过太阳能烟囱排出室外, 最终达到改善室内通风效果的目的。太阳墙的设计也是利用热压通风的原理, 把受热的空气通过风道输送至宿舍内部, 给室内送入新风, 改善室内冬季通风不良的现状。3 宿舍楼改造设计宿舍楼采用内廊式布局方式, 宿舍南北对称布置, 宿舍有自己独立的卫生间, 窗户的形式为推拉窗, 楼内总共存在 4 个楼梯间 (见图 1) 。室内通风只有自然通风, 当窗户关闭时, 室内很难进行通风。图 1 宿舍楼标准层平面图 Fig.1 Plane of typical layer in dormitory 下载原图3.1 窗
11、户的改造3.1.1 门口上方增设通风窗在宿舍门口上部向内部走廊设置通风窗, 与阳台窗户形成自然通风的路径, 促进室内的自然通风。开窗的方式采用下悬窗, 开启角度斜向上方, 对风具有一定的导向性。在创造室内良好风环境的同时也可以保证宿舍的私密性和安全性 (见图 2、3) 。图 2 改造前后宿舍通风分析对比 Fig.2 Comparison of ventilation w ith or w ithout retrofitting in dormitory 下载原图图 3 改造后宿舍下旋窗 Fig.3 The retrofitted bottom-hung w indow of dormitory
12、 下载原图3.1.2 窗户开启的形式宿舍内部的开窗方式为推拉窗, 导致窗户通风面积只有窗户面积的一半, 在条件允许的情况下, 可以把现有的推拉窗改为平开窗, 同时可以适当增大窗户的整体开启面积, 改善室内现有的通风状况, 同时当窗户向外开启时也可以成为导风板, 把室外的风引入到室内促进室内通风, 改良室内空气质量, 有助于学生的身体健康 (见图 4) 。从模拟的风速图和空气龄图可以看出, 当窗户的可开启面积增加时, 室内的平均风速得到增加, 卫生间内的通风状况明显得到改善, 有利于排除卫生间的污染空气 (见图 5) 。综合来看, 当窗户可开启面积增加时, 室内的通风效果和换气次数都得到改善。图
13、 4 窗户改造前后开启面积对比 Fig.4 Comparison of w indow sopening-area ratio w ith or w ithout retrofitting 下载原图图 5 窗户改造后室内通风模拟图 Fig.5 Indoor ventilation simulation after retrofitting the w indow 下载原图从模拟的风速图和空气龄图可以看出, 当窗户改为平开窗时, 室内的平均风速得到提高, 特别是阳台处的通风尤为明显, 由原来的 0.6 m/s 改善为 1.0 m/s, 局部风速得到改善。同时由于室内风速增加, 空气龄降低, 室内
14、的通风死角减少, 良好的室内通风有助于调节室内的人体舒适度, 提高学习和工作的效率 (见图 6、7) 。3.1.3 窗户导风板设置在不能对窗户进行改造的情况下, 可以在垂直窗户外部设置导风板, 把室外的风引导进入室内, 促进室内的通风, 改善室内的风环境, 其效果与平开窗开启90时效果一样, 可明显改善室内自然通风效果。图 6 推拉窗时室内通风模拟 Fig.6 Indoor ventilation simulation w ith sliding w indow 下载原图图 7 平开窗时室内通风模拟 Fig.7 Indoor ventilation simulation w ith casem
15、ent w indow s 下载原图3.2 楼梯间改造由于楼梯间内的梯井的空间较大, 存在浪费现象。把太阳能烟囱引入梯井空间, 在顶部烟囱用玻璃外罩覆盖, 背向阳光处采用重质材料作为集热、蓄热墙体, 阳光透过玻璃加热梯井内部空气, 促进空气的流动, 同时在每层的休息平台处设置可以开启的下悬窗作为进风口, 加强宿舍内部的整体通风 (见图 8) 。图 8 北向楼梯间改造剖面及通风示意 Fig.8 Schematic diagram of north staircase reconstruction section and ventilation 下载原图北向楼梯间的改造:扩大楼梯间的休息平台, 设
16、置垂直的通风井, 通风井在休息平台处与楼梯间用通风百叶连通, 在通风井顶部采用类似南向楼梯间顶部设计, 利用热压通风, 促进宿舍楼层内的通风, 改善宿舍室内风环境 (见图 9) 。图 9 北向楼梯间改造剖面及通风示意 Fig.9 M odification profile and ventilation of the stair on the north 下载原图3.3 太阳能烟囱的使用除采用自然通风的方式外, 也要利用热压通风的原理。在宿舍楼的东西端设计太阳能烟囱, 采用被动式技术改善室内通风。在烟囱顶部的风帽进行再设计, 采用百叶形式避免因外部风压的变化而引起的气流倒灌问题, 同时也减少外来物 (如鸟类) 等对烟囱内空气污染。改造后的建筑整体效果如图 10 所示。图 1 0 改造后整体效果图 Fig.10 Overall rendering of retrofitting 下载原图4 结语随着社会的不断进步, 人们越来越多地意识到对可再生资
