中文摘要：

自然通风设计对于湖南夏热冬冷气候下的住宅尤其是农村住宅，是一项值得使用并推广的低成本被动式节能技术，但是在丘陵地形下的设计与应用仍是目前研究盲点。以湖南地区所具有的夏热冬冷气候条件、丘陵地形、农村住宅为整体的研究对象，通过实测与分析从传统民居中科学的提取其经验，结合湖南农村实际情况与CFD 模拟技术，研究湖南农村住宅如何利用丘陵地形满足对自然通风冬夏季不同的需求，探讨其最优化的选址、平面设计、剖面设计模式，通过风洞实验验证并改进，最终得到最优的自然通风设计模型。编制湖南农村住宅自然通风设计导则，通过简单易懂的"定量化符号"的图形方式，为农村住宅的设计师、工匠、用户提供设计参考，以利于未来大面积推广应用在农村住宅设计中，提升室内热舒适，降低建筑能耗。

结论摘要：

随着我国经济的快速发展，住宅节能已成为可持续发展的重要组成部分。农村住宅由于其庞大的面积基数，未来的能耗增长不容小觑。对于湖南地区丘陵地貌和夏热冬冷气候条件下，农村住宅的自然通风技术是具有较好应用价值的被动式技术之一。课题通过对湘北张谷英村、湘南板梁古村两处传统民居和张谷英村、板梁古村附近的现代农宅以及湘中肖家老宅进行了冬季、夏季的室内环境调研，包括室内热环境、风环境、光环境和墙面温度变化。分析可看出，传统民居综合利用多种被动式技术获得相对较好的夏季室内热环境与风环境。特别是传统民居通过对丘陵地形的借用，遮挡了冬季北向寒风，同时不影响夏季自然通风，是值得现代农宅借鉴的经验。课题对湖南丘陵地形下农村住宅进行了自然通风模拟优化设计。首先从选址对住宅自然通风的影响入手，采用CFD方法模拟了住宅结合丘陵地形的选址模式、住宅结合绿化的选址模式、联排住宅结合道路的选址模式下不同工况的自然通风效果。模拟结果表明在丘陵地形下，当建筑和丘陵间距为12m时,即建筑高度1倍左右，建筑冬夏季自然通风最符合要求；在平原地形下，当绿化乔木在北侧与建筑相隔12m，即1倍建筑高度左右，绿化种植范围超过建筑东西侧边墙各4m时，自然通风性能最优；在联排住宅结合道路的选址模式中，当南北侧建筑间距为12m时，即1倍建筑高度，北侧建筑夏季自然通风效果最佳。此时，南侧建筑可以采用北向种植绿化或其他技术措施来遮蔽北风。课题从建筑平面设计的角度出发，对农村住宅平面设计中，内门设计、附属空间设计和天井设计三种情况下不同工况的自然通风效果进行了模拟，并获得利于夏季自然通风的最佳模式。在内门设计方面，相对开门的模式自然通风性能最优。在附属空间设计方面，附属空间东西向布置、向内挤压的模式既能促进室内自然通风，又能节约土地。在天井设置上，当天井南北向距离为2m时，即建筑高度0.25倍时，建筑室内各个房间在夏季均能获得较好的自然通风效果。课题对所模拟的丘陵地形下农村住宅选址模式进行了风洞实验。实验证明，模拟结果具有较高准确性。平均误差基本在10%以内。课题通过研究，结合建筑设计的思维方法与农村住宅设计施工依赖于施工队的现状，提出农村住宅自然通风优化设计可采用“定量化符号”。将复杂的模拟优化过程总结为具有广泛指导意义和便于理解的图示符号，通过附加量化信息，达到自然通风优化设计的目的。