基于DeST模拟的夏热冬冷地区绿色公共建筑被动式节能设计研究

作     者：赵军波 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵植苹

授予年度：2018年

学科分类：081302[工学-建筑设计及其理论] 08[工学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：绿色公共建筑 被动式节能 夏热冬冷地区 DeST模拟 

摘      要：近年来,随着我国经济的快速增长和人民生活水平的改善,人们对建筑性能的要求不断增高,建筑能耗也一直高居不下,根据最新的数据显示,我国建筑能源消费总量占全国能源消费总量的20%,能耗高、效率低、能源缺的严峻现实已成为制约我国建筑可持续发展的重要因素。大力发展绿色建筑已成为我国生态文明建设和节能减排的重要途径。在这样的背景下,本文以绿色建筑评价标准为基准,围绕夏热冬冷地区气候和区域特点以及公共建筑的能耗特征,对被动式技术进行研究,并用DeST软件进行模拟论证,希望通过本课题的研究为建筑节能设计提供借鉴。本文首先对绿色建筑与被动式节能设计的相关概念以及我国目前的发展状况进行了介绍,指出被动式绿色建筑节能设计的意义。通过对国内外主要绿色建筑评价标准及能源部分进行对比研究,分析了我国目前绿色建筑评价标准的不足并得出建筑节能发展方向和目标。并结合我国和德国的绿色建筑评价标准,归纳出绿色建筑被动式节能的设计要求。接着分析了夏热冬冷地区的气候极端性,夏季高温,冬季寒冷,冬夏季相对湿度高,气候条件相对较差。同时指出了夏热冬冷区域是经济比较发达的地区,人口密集,对建筑的性能要求较高。并选取了部分夏热冬冷地区的典型城市,通过对其公共建筑的能耗特点进行分析,得出了夏热冬冷地区公共建筑能耗中比重最大的两部分是空调能耗和照明能耗,累计占60%以上。最后介绍夏热冬冷地区建筑的传热特点,总结了夏热冬冷地区保温隔热设计方法。然后,进行被动式技术措施研究。在前文研究的基础上,针对夏热冬冷地区气候特点、建筑能耗特点,结合我国和德国绿色建筑评价体系的被动式条文,总结提出夏热冬冷地区适用的被动节能设计策略,主要包括规划设计及形体设计、围护结构热工性能、自然通风、自然采光、建筑遮阳等,并针对每一项措施进行了详细的阐述和分析。具体内容有:(1)建筑规划及形体设计节能。在建筑规划设计时,应该全面综合考虑建筑布局、朝向、间距等因素,并通过合理控制体形系数、窗墙比等要素,同时兼顾场地自然通风的合理组织,最大限度将规划设计与节能技术和能源利用有效结合。(2)围护结构节能。笔者从节能技术类型、节能材料的优缺点和技术性能参数等方面,对墙体节能技术、屋面节能技术、外窗节能技术等进行了一定的分析和研究。(3)自然通风。主要介绍自然通风的两种方式——风压通风和热压通风,并针对不同通风形式提出了对应的节能策略。(4)自然采光策略。主要介绍了目前常见的两种自然采光策略——侧窗采光和天窗采光,分别分析了其优缺点并提出了对应的节能策略。(5)建筑遮阳。对建筑遮阳的各种分类方式进行了介绍,比较了其优劣势。总结了夏热冬冷地区建筑遮阳的设计原则。最后,通过软件模拟,运用DeST软件分别针对建筑朝向、窗墙比、通风以及围护结构中外墙、外窗和屋顶的热工性能等被动式设计因素作了定量分析,得出了不同被动式设计策略对建筑能耗的影响规律;并运用经济性分析得出了本模型保温层的适宜厚度,其中外墙较优保温层厚度为40mm,屋面较优保温层厚度为60mm;最后对部分被动式设计因素进行正交试验,得出不同因素对建筑能耗的影响程度,为建筑师提供被动式建筑设计的侧重点。本文从理论上对夏热冬冷地区被动式节能设计策略进行了系统的归纳和分析,并结合实践针对部分被动式设计因素进行了定量分析,为该地区建筑被动式节能设计提供了一定思路和方向。