针对我国寒旱地区传统单体建筑能耗高、基本采用煤炭供暖、室内热环境差及室内空气质量污染严重等现状,本课题以甘肃省武威市民勤县张麻新村一座117m2(四室两厅一卫)的单体建筑为研究对象,试验研究了改造围护结构、室内热源等措施对建筑室内热环境和室内空气质量的影响;使用Fluent软件数值模拟分析了单体建筑的室内热环境,提出了进一步提高室内热环境的方法;最后,将室内空气质量分级评价标准和室内热环境分级评价标准相结合对室内舒适度进行了等级评价,利用灰色理论及多元变量回归理论分析了室内/外影响因素与单体建筑室内舒适度的影响关系。课题的主要研究内容和研究结果如下:(1)对以太阳能为能量输入,室内热源为散热器的寒旱地区绿色单体建筑的室内热环境进行了试验测试和数值模拟,结果得出:试验期间建筑室内热环境符合GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》及GB/T 50824-2013《农村居住建筑节能设计标准》;建筑的室内热环境预计热指标(Predicted Mean Vote)∈[-1,0],预测不满意百分比(Predicted Percent Dissatisfied)<26%,建筑室内热环境适宜。(2)对低温辐射地板供暖的寒旱地区绿色单体建筑及传统煤炉供暖的单体建筑的室内热环境进行了试验测试及数值模拟,结果得出:在以太阳能为能量输入,室内热源分别为散热器和低温辐射地板的寒旱地区绿色单体建筑及煤炉供暖的单体建筑中,室内平均温度从高到底依次为散热器供暖的绿色单体建筑、低温辐射地板供暖的绿色单体建筑、煤炉供暖的单体建筑,三种建筑相比,低温辐射地板供暖的绿色单体建筑的室内温度场分布最均匀且室内热环境最佳;且数值模拟结果与试验测试结果相吻合,所以模拟结果可以反映不同情况下的室内热环境,从而准确得到室内温度场的分布情况;在此基础上研究了建筑围护结构对室内热环境的贡献率,结果得出:相同条件下屋顶保温的建筑比屋顶不保温的建筑室内温度高1℃~11℃,外墙保温的建筑比外墙不保温的建筑室内温度高1℃~12℃,外墙和屋顶均保温的建筑比二者均不保温的建筑室内温度高5℃~11℃。(3)由于散热器供暖的和低温辐射地板供暖的寒旱地区绿色单体建筑均由太阳能热水系统为建筑供能,建筑室内空气质量相似,故以散热器供暖的寒旱地区绿色单体建筑为例,对建筑的室内空气质量进行试验测试,结果得出建筑室内SO2、NO2、CO含量的1小时平均值、TVOC含量的8小时平均值、PM10含量的日平均值、室内空气流速、室内空气相对湿度在试验周期内都符合GB/T 18883-2002《室内空气质量标准》规定,室内空气温度平均值在太阳能热水系统供暖期间符合GB/T 50824-2013《农村居住建筑节能设计标准》的相关规定;利用综合指数评价法对建筑的室内空气质量进行评价,通过计算得出0.50<I≤1.00,所以寒旱地区绿色单体建筑的室内空气质量等级属于Ⅱ级,空气质量评价结果为未污染。(4)将室内空气质量评价等级与室内热环境评价等级相结合,对建筑室内舒适度进行等级划分,得出建筑室内舒适度等级为Ⅰ级的天数占试验总天数的19%,Ⅱ级的天数占试验总天数的37%,Ⅲ级的天数占试验总天数的44%。利用灰色理论得出,室内因素与建筑室内舒适度的灰色关联度从大到小依次为室内温度、室内空气流速、室内空气相对湿度、室内PM10含量,SO2含量,TVOC含量,CO2含量,CO含量,NO2含量;室外环境因素与建筑室内舒适度的灰色关联度从大到小依次为室外空气平均温度,室外空气流速、太阳辐射。利用多元回归方法得出,室内因素中,当只有单因素变化时,室内温度每增加1℃,室内舒适度等级平均增加0.283;室内空气流速每增加1m/s,室内舒适度等级平均减少0.364;室内空气相对湿度每增加1%,室内舒适度等级平均增加0.246;室内SO2含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.012;NO2含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.022;CO含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.014;TVOC含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.011;CO2含量每增加1%,室内舒适度等级平均减少0.015;PM10含量每增加1mg/m3,室内舒适度等级平均减少0.012;室外因素中,当只有单因素变化时,室外空气流速每增加1m/s,室内舒适度等级平均减少0.364;太阳辐射每增加1W/m2,室内舒适度等级平均增加0.258;室外空气温度每增加1℃,室内舒适度等级平均增加0.722。所以,对寒旱地区绿色单体建筑的室内舒适度进行研究,找到室内/外等多重因素对建筑室内舒适度的影响关系,不仅可以提高居民生活质量、降低建筑物能耗、保护生态环境和推动农村经济发展,而且对改善我国人居环境、保障居民身心健康有着重要意义。本课题的创新点在于:(1)系统地研究了不同供暖方式时寒旱地区单体建筑的室内热环境和室内空气质量。全面研究了不同室内热源(散热器、低温辐射地板和煤炉)对寒旱地区单体建筑室内环境的影响情况,为得到寒旱地区单体建筑最佳的室内舒适度奠定了良好的基础。(2)将室内空气质量分级标准和室内热环境分级标准相结合对室内舒适度进行了等级评价研究。针对目前相关组织和学者提出的直接按照温/湿度、污染物浓度等环境参数进行划分的室内环境质量评价方法,本课题将影响建筑室内舒适度的多种因素相结合,建立基于舒适感之上的室内舒适度分级评价标准,既可以据此进行室内环境质量优劣等级判断,也可以指导不同建筑室内环境舒适等级的划分与选用。(3)利用灰色理论及多元回归分析得出室内/外环境因素与建筑室内舒适度的关系。利用灰色理论得出室内/外空气温度、空气流速、太阳辐射、室内空气相对湿度、室内污染物含量与室内舒适度的灰色关联度,利用多元回归分析得出当只有单因素产生单位变化时,室内舒适度的具体变化程度。