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研究生: 陳正玲
Chen, Cheng-Lin
論文名稱: 垂直導風板對室內自然通風效果影響之研究
A Study of the Influence of Vertical Baffle on Natural Ventilation in a Dwelling Unit
指導教授: 江哲銘
Chiang, Che-Ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 規劃與設計學院 - 建築學系
Department of Architecture
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 141
中文關鍵詞: 倒傳遞類神經網路數值解析垂直導風板風擊不滿意度換氣次數
外文關鍵詞: Computational Fluid Dynamics, vertical baffle, ACH, Draft Rate, Back-propagation network
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  •   本研究以居室空間貫流通風模式為探討對象,針對開口部裝設垂直導風板對室內換氣效果之影響進行研究,希望暨由垂直導風板將戶外之氣流引導入室內,以解決台灣都市中建築物因緊密配置,外部氣流平行通過建築物窗面而通風不良之現況。並運用CFD數值解析方式進行室內穩態氣流場模擬,探討在不同環境操縱變因下:入風角度、入風風速、垂直導風板角度等,分別對室內換氣率與風擊障礙不滿意度之影響,同時配合小型風洞系統與縮尺模型之實驗方法驗證數值模擬之可行性與精確性。研究討論部分,先比較開口部有無裝設垂直導風板之換氣量進行分析,藉此瞭解裝設導風板後對居室空間貫流通風模式之影響程度,確認本研究後續討論研究之變因設定。再分別解析不同垂直導風板角度對室內換氣量、均勻度、風擊不滿意度之影響關係,綜合上述健康性及舒適性之評估結果,提出相關建議結論以供設計者與後續研究參考。

      進一步期望將此研究應用於實際建築空間之使用者操作介面,利用倒傳遞類神經網路﹙BPN﹚模式將居室空間通風影響因子當作輸入層,通風效果數據為輸出層,建構類神經網路預測系統,藉此建立即時垂直導風板調變系統,並交由建築專業人員或控制系統工程人員依其需要,進行生活空間空氣環境品質之控制或規劃建議。

      The research aims to prove the influence of vertical baffle in a Taiwan’s dwelling unit in order to improve the insufficient ventilation as well as save energy. Besides, it also studies the dwelling unit’s natural wind condition so as to solve the problem of the insufficient ventilation and improve the health and comfort of the personnel in the dwelling unit. We simulate steady airflow fluid in a room by CFD method and try to analyze airflow and pressure draft and using numerical method to simulate ventilation performance of difference wind direction, wind speed as well as vertical baffle’s angle.
     
      The simulation of steady airflow fluid not only helps us to understand the indoor airflow path but also calculates the air change rate. With the result of the simulation, we calculate the indoor air exchange. Return to the analytical method through counting, ventilate benefit in the comprehensive assessment room , set up a prediction way, result that the ones that offer a designer to estimate , understand this target in space simply and conveniently and generally take a breath. At last, we assessed the effect on the indoor air change and provide the architects the reference of designing this kind of ventilation mode.

    中英文摘要 誌謝 章節目錄 表圖目錄 符號說明 第一章 緒論…………………………………………………………..1-1 1—1 研究動機與目的…………………………………………………………….1-1 1-1-1 研究動機………………………………………………………………1-1 1-1-2 研究目的………………………………………………………………1-3 1—2 相關文獻回顧………………………..………………………………………1-4 1—3 研究內容與範圍……………………………………………………………1-11 1-3-1 研究內容概要………………………………………………..………1-11 1-3-2 研究範圍………………………………………………….………… 1-12 1—4 研究架構與流程……………………………………………………………1-13 第二章 研究方法……………………………………………………..2-1 2—1 台灣地區空氣環境現況……………………………………………..………2-1 2-1-1 建築外部空氣環境現況………………………………………………2-1 2-1-2 自然通風策略…………………………………………………………2-3 2-1-3 建築內部空氣環境現況………………………………………………2-4 2—2 居室單元空間與變因設定…………………………………………..………2-5 2-2-1 居室單元背景設定與探討變因選定…………………………………2-5 2-2-2 自然風條件設定………………………………………………………2-7 2-2-3 開口模式設定…………………………….……………………..……2-9 2-2-4 垂直導風板變因設定………………………………………….…… 2-10 2—3 通風效果評估指標選定……………………………………………………2-12 2-3-1 換氣效率評估原則…………………………………………………. 2-13 2-3-2 風擊障礙不滿意度指標……………………………………………. 2-15 第三章 垂直導風板小型風洞實驗與數值模擬……………………..3-1 3—1 垂直導風板小型風洞實驗…………………………………………….……3-1 3-1-1 小型風洞實驗儀器系統……………………………………….…..…3-1 3-1-2 實驗操作流程…………………………………………………………3-2 3-1-3 實驗變因與組數設定…………………………………………………3-3 3-1-4 實驗結果分析…………………………………………………………3-4 3—2 自然通風之CFD數值模擬應用……………………………………………3-6 3-2-1 近代流體力學於建築流場之發展與應用……………………………3-6 3-2-2 CFD數值模擬電腦軟體使用流程…………………………….……3-9 3-2-3 紊流模型選定………………………………………………….…… 3-10 3-2-4 CFD數值模擬之解析方式……………………………………...…3-13 3—3 居室單元空間之流場模擬…………………………………………………3-15 3-3-1 流場之基本假設…………………………………………………. …3-15 3-3-2 CFD數值解析步驟說明………………………………………...…3-17 3-3-3 模型幾何尺寸與邊界條件設定………………………………….… 3-18 3-3-4 格點系統設定………………………………………………………. 3-20 3-3-5 鬆弛係數與收斂條件設定…………………………………………. 3-22 3—4 數值模擬解析結果…………………………………………………………3-24 3-4-1 數值模擬結果………………………………………………………. 3-24 3—5 數值模擬分析………………………………………………………………3-47 3-5-1 實驗與數值模擬結果比對…………………………………………. 3-47 3-5-2 垂直導風板自然通風之健康性與舒適性檢討…………………… .3-50 第四章 類神經網路於垂直導風板調變系統之建構……………..…4-1 4—1 類神經網路簡介…………………………………………………………… 4-1 4—2 倒傳遞類神經網路………………………………………………………….4-6 4-2-1 倒傳遞類神經網路基本架構…………………………………………4-6 4-2-2 倒傳遞類神經網路學習演算理論……………………………………4-7 4-2-3 倒傳遞類神經網路之評價……………………………………….…4-10 4—3 垂直導風板調變系統之類神經網路建構…………………………………4-11 4-3-1 網路建構…………………………………………………………….4-11 4-3-2 類神經網路輸入變數範例分類與選取…………………………….4-13 4-3-3 網路參數最佳化…………………………………………………….4-13 4—4 實證研究……………………………………………………………………4-17 4-4-1 垂直導風板調變系統之類神經網路分析………………………….4-17 4-4-2 倒傳遞類神經網路測試範例……………………………………….4-20 4-4-3 垂直導風板調變系統之應用……………………………………….4-23 第五章 結論與建議……………………………………………….….5-1 5—1 結論……………………………………………………………………….…5-1 5—2 後續研究建議………………………………………………………….……5-4 參考文獻……………………………………………………………Ref-1 附錄…………………………………………………………………App-1 附錄一 PHOENICS解析設定值Q1檔………………………………………App-1 附錄二 居室空間中風擊障礙不滿意度分佈狀況…………………………...App-7 附錄三 加裝導風板前後之氣流場均勻度比較圖………...…….………… App-23 附錄四 垂直導風板調變系統之MATLAB程式碼……………………… App-27 附錄五 類神經網路測試範例之CFD數值模擬解析結果…………………App-29

    一、中文文獻部分﹙依中文姓氏第一個字筆劃排序﹚
    C01 江哲銘,「後SARS時期之e+H建築產業發展契機」,建築師雜誌,2003.6。
    C02 江哲銘,永續建築導論,2004。
    C03 李彥頤,「以中央橫軸旋轉窗探討自然通風狀態下聰風效率之研究」,成大建築碩論(江哲銘教授指導),1998。
    C04 邱瓊萱,「通風管管頂型式對室內通風效益影響之研究」,成大建築碩論(江哲銘教授指導),2004。
    C05 周伯丞,「建築軀殼開口部自然通風效果之研究」,成大建研所博論(江哲銘教授指導),2000.6。
    C06 連憶菁,「水平導風百葉開口部對室內自然通風效果影響之研究」,成大建築碩論(江哲銘教授指導),2003。
    C07 陳念祖,「高架地板置換式自然通風對室內通風效率之影響」,成大建築碩論(江哲銘教授指導),2000。
    C08 陳昭蓉,「以倒傳遞類神經網路作為規劃震災後災民疏散系統之應用」,台科大都計所碩論(彭光輝教授指導),2003。
    C09 魏鎮東,「南橫公路邊坡落石坍方可能性之探討」,北科大材料及資源所碩論(鄭大偉教授指導),2001。
    C10 羅華強,「類神經網路Matlab的應用」,清蔚科技,2001。
    二、英文文獻部分﹙依英文姓氏第一個字母排序﹚
    E01 Kindagen JI,「Artificial neural networks and naturally ventilated buildings」,BUILDING RESEARCH ANDINFORMATION,Vol.24,pp.203-pp.208,1996。
    E02 Krauss G, Kindagen JI, Depecker P,「Using Artificial Neural Network to Predict Interior Velocity Coefficients」,BUILDING AND ENVIRONMENT,Vol.32,pp.295-pp.303,1997。
    E03 Linden,P.F.,「Fluid mechanics of natural ventilation」,Annual Review of Flui d Mechanics,Vol.31,pp.201- pp.238,1999。
    E04 M. Yilmaz,「The effect of inlet flow baffles on heat transfer」,Int. Comm. Heat Mass Transfer,Vol.30,pp.1169- pp.1178,2003。

    下載圖示 校內:2006-07-27公開
    校外:2006-07-27公開
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