李麟学 张琪 彼得·特鲁默 周凯锋

1 研究背景

随着城市化进程的推进，建筑的实际运行越来越依赖设备驱动与空调调节，使其面临高能耗与低舒适的挑战，设备环境下的高舒适会消耗大量的运行能源，运行机械空调时的建筑能耗显著高于自然通风模式[1]。气候是城市中最后未被人工化的自然[2]，自然通风可以利用自然气候要素改善建筑空间性能，调控环境。但在大型建筑空间中，常见的风压通风往往难以发挥有效性能，而热压通风取决于室内外温度差与气流通道的高度或通风口之间的垂直距离，对解决大尺度空间的通风问题尤为有效，可利用于建筑的中庭空间、过渡空间、双层界面空间。通过有效的空间组织、合理的体型和构造设计，可以实现对室内外环境的性能化调节，把环境调控的技术手段融入建筑的本体要素[3]。

1993年，印度环境规划和技术中心大学的Narendra Kumar Bansal等发表了太阳能烟囱辅助风塔系统应用于建筑物自然通风的研究，指出太阳能烟囱与风塔结合应用的优势[4]。1994年，Ammar Bouchair提出英国暖通设计手册的温度指标未考虑空气流速，可通过加强自然通风加快空气流速而改善人体热舒适状况，并使用烟雾追踪法围绕热力学烟囱进行了相关实验研究[5]。2000年，Antonio Moret Rodrigues等研究了太阳能烟囱的温度和风速，在空气流量与空气流动方面有了更深入的研究成果，为太阳能烟囱创新设计与应用提供理论基础[6]。2003年，Chen Zhengdong等通过实验研究了倾斜和垂直两种太阳能烟囱的性能，提出倾斜45°的烟囱效果更好，但并未发现最佳高宽比[7]。……