可变建筑表皮能耗模拟及气候适应性评价——以零能耗住宅“自然之间”为例

作     者：黄晶晶 

作者单位：厦门大学 

学位级别：硕士

导师姓名：石峰

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：可变表皮 模拟计算 气候适应性 

摘      要：在逐步推进建筑高性能绿色发展的当下,表皮作为建筑与外界环境接触的第一界面,在建筑能耗中扮演着重要角色。具有传统智慧和智能技术的可变表皮展现出了卓越的气候适应能力,成为未来表皮发展的新趋势。可变表皮是一种可以感知周围环境信息,并在其物理特性或外在形态上做出应变的围护结构及遮阳等构件。本文通过理论分析及模拟计算的方法,以零能耗住宅“自然之间为例,定性和定量的分析可变表皮对建筑能耗和室内环境的影响。在理论分析中介绍了可变表皮发展、影响能耗的六个因子:围护结构传热系数、面积、蓄热量和太阳辐射得热、换气次数、照度,以及其控制系统,最终提出适应可变表皮的“适用、经济、美观的设计原则。“自然之间根据理论研究设计了智能通风、动态外遮阳、缓冲庭院、相变材料、动态内遮阳五种形式的可变表皮,并基于能耗和舒适目标,设定了照度-温度-辐射综合调控模式。在模拟计算部分,利用EnergyPlus、DesignBuilder及EMS脚本工具实现对可变表皮的智能控制和性能模拟计算,并分析其在不同气候区的适应能力,其中在不同气候区节能效率:夏热冬冷夏热冬暖寒冷严寒,节能率为22.37%、19.87%、15.19%、9.23%。五种可变表皮性能:智能通风表皮节能率最高,适应于夏热冬冷和夏热冬暖地区;动态外遮阳次之,缓冲庭院可减少热负荷,总体节能率低,两者较适合夏热冬冷及寒冷地区;相变材料可减小室内温度波动,节能率受相变温度和地区影响;动态内遮阳可有效避免室内眩光,对能耗影响较小。最后针对当前可变表皮缺陷提出改造策略并模拟计算。