西安建筑科技大学中日通风技术研究中心是“国家自然科学基金创新研究团队”的重要组成,成果先后获得了“世界人居奖”、“陕西高等学校科学技术奖一等奖”等奖项。
研究中心主要研究方向包括工业建筑通风及污染物控制、建筑热环境及建筑节能、自然通风理论及方法研究、建筑室内热舒适及室内空气品质评价等,研究成果和水平均处于领先地位。
研究中心主持和参与了多项国家级和省部级科研课题,包括国家自然科学基金重点项目、国家“十一五”863 计划项目、国家创新群体科学基金、高等学校博士学科点专项科研基金等;主办了“The 3rd Internationalworkshop on Energy and Environment of Residential Buildings”国际学术会议,承办了由中国工程院土木、水利与建筑学部主办的“绿色建筑与建筑设计”论坛等学术交流活动。
近四年来,研究中心指导毕业并获工学博士学位研究生1名,硕士学位研究生32名。在读博士研究生11名,硕士研究生19名。
研究中心一直重视对外学术交流工作,与丹麦奥尔堡大学、丹麦技术大学、日本九州大学等国外院校,以及中国建筑科学研究院、西北建筑设计研究院、中冶南方工程技术有限公司和国内老八校的兄弟院校和科研机构均建立了良好的合作交流关系。
研究方向及人员组成:
研究所负责人:刘加平 院士
建筑节能——刘加平
工业建筑通风及污染物控制研究——王怡、周宇
自然通风理论及方法研究——孟晓静、高洁
代表性研究成果如下:
①西部山地建筑自然通风规律特性
位于山地的西部村镇,由近地表面压差引起的建筑自然通风,是影响室内热环境的主要因素之一。现有自然通风规律特性研究均以平坦开阔的建筑外部环境为研究对象,与山地建筑室内外流场特性有显著不同,山地建筑自然通风规律必须考虑山地典型地貌和建筑所在位置的影响,以便为建筑师提供优化山地建筑自然通风的策略。通过分析不同山地条件下建筑风压脉动通风的变化规律发现:两侧开窗建筑的脉动通风量主要受回流影响,故山地建筑背风面比平原及山体迎风面的脉动通风量大;随着山体坡度的增加,山体迎风面建筑的脉动通风量增大。建筑脉动通风量对单侧开窗建筑自然通风起主导作用,通风量随山体坡度变化不大,影响其建筑脉动通风量的因素主要是建筑体积及开窗大小。
②建筑通风气流组织理论及方法
自然通风、机械通风及混合式通风在建筑中的综合运用是改善西部建筑室内环境质量和能耗水平的有效手段。通风系统的能效是影响建筑能耗的重要因素之一,通风系统能效高低在很大程度上取决于房间的气流组织。采用理论分析、实验测试及数值模拟方法,完善了现有射流及热对流流动基础理论,分别对吹吸式通风、热源上部排风、环形浮射流流动、一面受限条件热射流流动特性、高效通风等通风气流组织机理进行了研究,为西部不同建筑形式的高效通风应用奠定了理论基础,有助于降低建筑能耗并有效改善室内空气环境质量。为了解决风幕不稳定现象,对平行流环形射流排风罩性能进行优化,分别分析了送风速度、吸气量、送风口宽度及挡板对流场的影响,提出一种新型平行流气幕式排风装置,已获国家发明专利受理一项。
③西部三类气候区建筑通风策略及窗墙面积比
建筑自然通风量受到建筑可开启窗户面积的影响。无论当地风向形成的风压通风,或是由高度差形成的热压通风,自然通风量均与开口面积成正比关系,较好的自然通风对减小空调累计运行能耗和提高建筑室内空气质量具有重要作用。同时,在建筑围护结构的能耗中,窗户的能耗占了很大的比重。对于建筑全年综合能耗而言,窗墙比的合理设定需根据当地气候条件进行分析。通过对陕西严寒、寒冷及夏热冬冷三类气候区窗墙比对能耗的具体研究,发现在供暖空调间歇运行下,住宅建筑随着南向窗墙比的增大,年能耗在夏热冬冷地区基本保持不变;在寒冷地区逐渐增大,且年能耗与南向窗墙比之间基本成线性关系;在严寒地区逐渐减小,且基本呈线性关系。从能耗角度分析,应根据当地的气象资料,合理采取南向窗墙比的大小。在三类热工气候区条件下,综合通风、太阳辐射、围护结构传热的影响,在夏热冬冷地区,当窗墙面积比由0.1增加到0.4时,年累计总负荷指标几乎不变, 南向窗墙比可取值为0.4。在寒冷地区,当窗墙比由0.1增加到0.3时,年累计总负荷指标基本没有变化,南向窗墙比可取值为0.3。北向窗墙比对住宅建筑能耗的影响在不同地区呈现不同的趋势,在夏热冬冷地区呈非线性关系,而在寒冷和严寒地区呈线性增加关系。因此从能耗角度,应严格控制北向窗墙比。
近3年,依托本研究中心国家自然科学基金创新研究群体顺利通过一期验收并获准二期资助,经费600万元,获准国家自然科学基金重点项目1项,经费300万元,共主办和承办国际国内学术会议2次;在国内外公开发表研究论文68篇,其中SCI和EI检索收录18篇;编制和参与编制国家以及地方建筑节能设计标准2部。培养博士研究生1名,硕士研究生32名。
主要人员:
刘加平 国家自然科学基金创新研究群体《西部建筑环境与能耗控制理论研究》
经费 600万元
时间 2013.1.1-2015.12
王怡 国家自然科学基金重点项目《工业建筑高效通风设计理论与应用研究》
经费 300万元
时间 2013.1.1-2017.12