濕熱氣候下內(nèi)天井式住宅設(shè)計研究

濕熱氣候下內(nèi)天井式住宅設(shè)計研究摘要：

內(nèi)天井式住宅因其內(nèi)部空間自然通風(fēng)、采光良好、溫度宜人等特點在濕熱氣候下受到廣泛關(guān)注。然而，由于地區(qū)氣候和空氣質(zhì)量的差異，內(nèi)天井式住宅的設(shè)計也存在一些問題。本研究通過對比分析幾個濕熱氣候下內(nèi)天井式住宅的實際情況，發(fā)現(xiàn)其設(shè)計存在問題，提出一些改進(jìn)方案。主要包括利用模擬軟件進(jìn)行室內(nèi)自然通風(fēng)的計算，加強(qiáng)內(nèi)部通風(fēng)與日光控制等。

關(guān)鍵詞：內(nèi)天井式住宅；濕熱氣候；設(shè)計研究；自然通風(fēng)；日光控制

一、引言

內(nèi)天井式住宅是一種以中空天井為中心，四周為居住空間的建筑形式。在濕熱氣候下，內(nèi)天井式住宅的優(yōu)點是其內(nèi)部空間自然通風(fēng)，采光良好，溫度宜人。因此，許多地方都開始引進(jìn)和推廣這種住宅形式。但是，在實際設(shè)計和運(yùn)用中，我們也發(fā)現(xiàn)，內(nèi)天井式住宅還存在一些問題，如空氣和采光控制不夠合理等。因此，本文對于內(nèi)天井式住宅在濕熱氣候下的設(shè)計進(jìn)行了探究和改進(jìn)。

二、內(nèi)天井式住宅的現(xiàn)狀

內(nèi)天井式住宅的設(shè)計最早出現(xiàn)于中國，但現(xiàn)在已在各地廣泛應(yīng)用。就設(shè)計上來說，它一般呈現(xiàn)出一個內(nèi)部空心的方形或長方形，四周是室內(nèi)空間，中央是開闊的中空天井。

在一些濕熱的地區(qū)建造內(nèi)天井式住宅具有非常好的優(yōu)勢。一是因為空間形式合理，能夠形成自然通風(fēng)的通道，不用受制于電力等高能耗的設(shè)備。二是能夠讓室內(nèi)采光合理，十分適合那些空氣質(zhì)量不好的地區(qū)，同時也能將各室的采光控制在合適的水平。

但與此同時，我們也能夠發(fā)現(xiàn)內(nèi)天井式住宅在濕熱氣候下存在一些問題，主要有以下幾點：

1.空氣質(zhì)量不能保證：由于區(qū)域性差異，使得一些濕熱地區(qū)的室內(nèi)空氣不能夠有效地流動，特別是在閉合甚至過度密封的情況下，環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)物以及其他污染源會形成濃度較高的“飽和環(huán)境”。

2.采光控制：濕熱地區(qū)的日照時間比較長，而內(nèi)天井式住宅的采光系統(tǒng)大多沒有很好的日照控制，導(dǎo)致日照控制不當(dāng)，給室內(nèi)帶來過度光照或日照不足，大大影響了室內(nèi)的光環(huán)境。

3.溫度控制：在夏季高溫時，中空天井會集聚大量熱氣，從而導(dǎo)致室溫過高，在冬季低溫時，中空天井也可能使得室內(nèi)溫度下降過早。

以上問題將在后文中得到進(jìn)一步分析和探討。

三、建筑物模型

本文的研究對象是一棟典型的內(nèi)天井式住宅，棟房外圍呈矩形形式，且每層樓共有6個房間，其中3個為內(nèi)向型房間，3個為外向型房間。房間分配方式如下圖所示：


在模型設(shè)計過程中，我們使用了有限元模型和計算流體力學(xué)（CFD）軟件對于室內(nèi)自然通風(fēng)的影響進(jìn)行了研究。該軟件能夠計算空氣流動、固體物體與空氣之間的傳熱、風(fēng)速等物理參數(shù)，可以反映設(shè)計的實際效果。

四、內(nèi)天井式住宅設(shè)計的改進(jìn)方案

4.1內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化

為了解決內(nèi)天井式住宅在濕熱氣候下空氣質(zhì)量不能保證的問題，本文提出如下優(yōu)化措施：

1.增加窗戶數(shù)量：在實際設(shè)計中，建議在每個房間都添加一個或多個窗戶，從而增加室內(nèi)的自然通風(fēng)效果?；蛘呖梢圆捎靡崎T形式，實現(xiàn)室內(nèi)與室外空氣流動的銜接。

2.加強(qiáng)室內(nèi)空氣流動，改良內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)：通過增加風(fēng)扇、開啟房門等方式，使空氣流動。本文還對于內(nèi)部通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行改良，將室內(nèi)空氣引導(dǎo)到中空天井，將新鮮空氣帶到室內(nèi)，減輕區(qū)域性污染情況的影響。

4.2日光控制系統(tǒng)優(yōu)化

在內(nèi)天井式住宅的設(shè)計中，日光控制的重要性不言而喻。為了解決內(nèi)天井式住宅在濕熱氣候下采光控制不足的問題，以下是本文提出的優(yōu)化措施：

1.合理設(shè)計窗戶：在內(nèi)天井式住宅的設(shè)計中，通風(fēng)和采光是不能缺少的。本文提出合理的窗戶設(shè)計，使得室內(nèi)和室外的空氣流動得以順暢，同時也達(dá)到良好的采光效果。

2.采用智能日光控制系統(tǒng)：采用智能日光控制系統(tǒng)，調(diào)整窗戶開啟角度、日照反射器的長度等，從而使得室內(nèi)的光照水平得到合理的調(diào)節(jié)。

4.3溫度控制優(yōu)化

在內(nèi)天井式住宅的設(shè)計上，溫度控制也是一個重要的方面。為了解決內(nèi)天井式住宅在濕熱氣候下溫度控制不足的問題，以下是本文提出的優(yōu)化措施：

1.利用天井形態(tài)合理調(diào)節(jié)室溫：內(nèi)天井式住宅的中空天井形態(tài)可以非常有效地調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，他們有些類似質(zhì)能轉(zhuǎn)移，通過中空天井的形態(tài)可以達(dá)到調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的效果。

2.采用智能化空調(diào)系統(tǒng)：可采用智能化空調(diào)系統(tǒng)來對室內(nèi)溫度進(jìn)行控制，電量大幅度降低，并遵從環(huán)境保護(hù)理念。

五、結(jié)論與展望

本文針對濕熱氣候下內(nèi)天井式住宅設(shè)計的問題，通過建筑物模型和CFD軟件的運(yùn)用，提出了一些優(yōu)化方案。優(yōu)化方案主要圍繞內(nèi)部通風(fēng)、日光控制和溫度控制進(jìn)行。通過本文的優(yōu)化措施，內(nèi)天井式住宅在濕熱氣候條件下能夠達(dá)到更加理想的設(shè)計效果。

然而，本研究僅研究了單一類型的內(nèi)天井式住宅，而實際應(yīng)用中有許多不同的變體，因此，對于其他類型內(nèi)天井式住宅的研究是值得深入探討的此外，本研究中所提出的優(yōu)化措施仍有待進(jìn)一步的實驗驗證和優(yōu)化。比如，通過實際建造、監(jiān)測數(shù)據(jù)和使用反饋來驗證這些優(yōu)化方案的效果。同時，將更多的設(shè)計因素考慮進(jìn)來，如建筑材料、建筑朝向等，進(jìn)一步探索內(nèi)天井式住宅在濕熱氣候下的優(yōu)化設(shè)計。這將有助于為內(nèi)天井式住宅的設(shè)計和建造提供更加科學(xué)、有效的指導(dǎo)和借鑒。

總之，內(nèi)天井式住宅作為一種具有特殊設(shè)計和性能的新型住宅形態(tài)，在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。而針對濕熱氣候下的優(yōu)化設(shè)計，將有助于提升其在實際應(yīng)用中的效果和價值此外，內(nèi)天井式住宅在設(shè)計和建造中應(yīng)當(dāng)注重環(huán)保和可持續(xù)性。在材料選擇上，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇環(huán)保，可再生的材料，避免使用有害物質(zhì)。同時，在施工過程中應(yīng)當(dāng)采用盡可能少的能源和水資源，減少對環(huán)境的影響。

除了在設(shè)計和建造中注重環(huán)保和可持續(xù)性，內(nèi)天井式住宅在使用和維護(hù)過程中也應(yīng)當(dāng)注意節(jié)能和節(jié)水。通過選擇節(jié)能設(shè)備和光源，降低能源消耗；通過采用節(jié)水裝置和減少浪費，降低水的消耗。這些措施不僅可以減少對環(huán)境的損害，也可以為居民節(jié)省一定的開支。

最后，內(nèi)天井式住宅在濕熱氣候下的優(yōu)化設(shè)計不僅可以提升居住舒適度和節(jié)能效果，也可以為建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。希望未來能有更多的研究和創(chuàng)新，推動內(nèi)天井式住宅的發(fā)展和應(yīng)用除了上述提到的環(huán)保、可持續(xù)性、節(jié)能和節(jié)水措施，內(nèi)天井式住宅在設(shè)計和建造中還有一些其他的優(yōu)化點。

首先，內(nèi)天井式住宅的通風(fēng)設(shè)計非常重要。設(shè)計師需要考慮到如何優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，盡可能地降低濕度，提高舒適度。通風(fēng)系統(tǒng)可以包括排氣扇、開窗、集中式通風(fēng)和空氣凈化系統(tǒng)等。

其次，內(nèi)天井的設(shè)計也非常重要。內(nèi)天井可以利用日光，增加自然光源，減少對電力的依賴，同時也可以提高采光度。在設(shè)計內(nèi)天井的過程中，需要考慮到大小、深度、材質(zhì)等因素，以達(dá)到最佳的效果。

此外，在內(nèi)天井式住宅的建造中，可以采用預(yù)制裝配式建造方法，這種方法可以大幅度縮短建造周期，減少建筑垃圾和污染，同時也可以提高建筑質(zhì)量和穩(wěn)定性。

最后，內(nèi)天井式住宅還可以結(jié)合綠色建筑的概念，通過減少能源消耗和二氧化碳排放來降低碳足跡。這包括采用太陽能、地源熱泵等新型能源技術(shù)，以及利用綠色植物進(jìn)行室內(nèi)裝飾等。

總之，內(nèi)天井式住宅的設(shè)計和建造需要綜合考慮多個因素，以達(dá)到舒適、環(huán)保、可持續(xù)的效果。未來，隨著新技術(shù)的應(yīng)用和研究，內(nèi)天井式住宅將會成為人們越