检索结果-南通市图书馆

作者：郭锐重庆大学

学位级别：硕士

统计数据显示,建筑的全寿命周期消耗的资源占到世界资源消耗总量的50%左右,产生的污染和二氧化碳气体排放也占到世界总量的50%左右。因而,必须要着眼于建筑生命全周期的节能减排,以及提高能源使用效率。贵州省冬季阴冷潮湿,部分地区夏... 详细信息

统计数据显示,建筑的全寿命周期消耗的资源占到世界资源消耗总量的50%左右,产生的污染和二氧化碳气体排放也占到世界总量的50%左右。因而,必须要着眼于建筑生命全周期的节能减排,以及提高能源使用效率。贵州省冬季阴冷潮湿,部分地区夏季热。从适宜居住的角度来讲,必须采取一定的措施才能保证住宅建筑具有舒适的室内热环境。选取贵州省四个城市的住宅为研究对象,建立一个六层居住建筑模型。利用能耗分析软件VisualDOE4.0,分析了外墙、外遮阳、窗户不同热工性能、屋面及窗墙比等对建筑物能耗的影响。总体来看,墙体保温后可以降低建筑物全年能耗,并能提供相对舒适的热环境;提高窗玻璃热工性能及采用活动式遮阳,节能效果明显;屋顶的热工性能对顶层房间的能耗影响明显。通过正交试验设计,分析围护结构各部件热工性能组合方案的节能效果。论文研究了夏季七月、八月不同通风换气次数条件下空调节能效果,结果表明通风措施对减少夏季空调能耗的节能效果显著。同时,根据基础小室和节能小室两个对比性实验小室实测数据,对比分析实验小室实测和模拟计算节能效果,结果表明模拟计算结果与实测结果吻合得很好,充分验证了模拟计算的正确性。并与标准规定的能耗指标进行了对比,验证了软件模拟计算的可靠性。被动式研究目的是在不借助主动手段的情况下,尽可能运用被动手段降低室内热环境的恶劣程度,及依靠被动手段使房间达到舒适或可接受的热环境条件的实现程度。通过软件Climate Consultant对建筑蓄热、建筑蓄热加夜间通风、自然通风和风机强化通风四个设计策略进行了分析,并对四项措施综合作用时全年设计潜力进行了分析。结果表明四项策略全部采用时,贵州省四个城市全年设计潜力(全年有效时间比例)分别为:毕节(19.8%)、贵阳(36.0%)、兴义(28.3%)、遵义(25.9%)。最后,研究分析居住建筑围护结构热工性能对自然室温的影响。自然室温反映了围护结构对外界气候和建筑使用条件的综合调节作用。利用能耗模拟软件VisualDOE4.0,分析了外墙、窗户、屋面等不同热工性能对建筑自然室温的影响。

关键词：围护结构居住建筑遮阳窗墙比换气次数

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双层光伏窗室内光环境与建筑能耗研究及优化

双层光伏窗室内光环境与建筑能耗研究及优化

作者：高峰太原理工大学

学位级别：硕士

随着社会的发展与人居生活质量的提高,建筑能耗突出的问题日益显现。而作为建筑热工性能薄弱环节的透光围护结构,则成为了建筑节能的关键之一。半透明光伏窗系统将光伏组件与建筑透光围护结构相结合,在利用太阳能产生清洁电力的同时,还... 详细信息

随着社会的发展与人居生活质量的提高,建筑能耗突出的问题日益显现。而作为建筑热工性能薄弱环节的透光围护结构,则成为了建筑节能的关键之一。半透明光伏窗系统将光伏组件与建筑透光围护结构相结合,在利用太阳能产生清洁电力的同时,还可以满足建筑采光、取景和美观等需求,具有主动节能的潜力和优势。但由于光伏外窗光热性能的特殊性,传统的白玻外窗建筑设计参数与遮阳设置并不完全适用于光伏外窗,仍有待进一步深入研究。因此,本文利用Grasshopper采光模拟平台与能耗模拟软件Energy Plus相耦合,对双层光伏窗建筑室内采光质量与建筑能耗进行了模拟研究:首先,搭建实验平台开展了光伏外窗室内采光视觉舒适度实验以及不同结构光伏外窗热电性能测试实验,并结合s DA与UDI指标,提出了建筑室内动态采光评价指标——s UDI;其次,利用典型气象条件下的室内水平面照度、光伏玻璃表面温度以及发电量的实验测量数据,验证了采光模型以及Energy Plus传热与发电模型的可靠性;在此基础上,结合不同气候地区的气象条件,模拟研究了建筑进深与窗墙比等设计参数对中空光伏窗采光与热电性能的影响;此外,为进一步提高采光质量,对内置动态百叶的中空光伏窗性能进行了模拟研究和参数优化;最后,从降低建筑净能耗的角度出发,研究了寒冷地区冬季工况不同运行模式双层光伏外窗对建筑节能特性的影响。本文的研究结论如下:（1）由于半透明非晶硅光伏外窗与普通白玻对太阳辐射可见光波段光谱选择性吸收的差异,使得不同外窗室内的色度等存在差异。因此,白玻室内天然光照度标准值并不适用于非晶硅光伏外窗。根据实验结果,确定了非晶硅光伏窗室内满足视觉舒适度要求的自然采光照度下限阙值400lx,并提出了建筑动态采光评价指标—s UDI。（2）通过中空光伏窗与中空玻璃窗对比研究发现,传统白玻外窗建筑的窗墙比设计值并不适用于光伏窗。因此,以改善室内采光质量与降低建筑净能耗为目标,模拟优化了不同气候条件下中空光伏窗建筑的进深与窗墙比。研究结果表明,当建筑进深为3m、4m、5m和6m时,夏热冬暖Ⅵ类光气候地区中空光伏窗的最佳窗墙比依次为40%、50%、50%以及60%;夏热冬冷V类光气候地区中空光伏窗建筑的最佳窗墙比分别为50%、60%与60%;寒冷地区Ⅲ类光气候的推荐窗墙比为30%、40%、50%以及60%。（3）对于以空调制冷负荷为主的厦门和成都地区,内置动态百叶中空光伏窗不仅显著减少了近窗处眩光区域,还有效降低了建筑净能耗;而以采暖需求为主的太原地区,内置动态百叶中空光伏窗可以明显改善室内采光质量,但同时也会导致建筑能耗略有增加。综合考虑室内自然采光质量的改善以及建筑净能耗的降低,厦门、成都以及太原地区内置动态百叶中空光伏窗的最佳倾角分别为60°、120°和90°。（4）在寒冷地区冬季工况下,按是否考虑建筑新风需求及新风负荷,分别推荐采用送风式和优化运行的双层光伏通风窗运行模式,可以在降低建筑采暖能耗的同时,提高光伏电池发电效率,减少建筑净能耗。本文的研究成果可为我国不同气候地区双层光伏窗建筑的设计应用提供设计依据与理论支撑。

关键词：半透明光伏窗建筑净能耗采光质量窗墙比动态百叶运行模式

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青藏高原农村低能耗住宅节能设计研究

青藏高原农村低能耗住宅节能设计研究

作者：李生祥西安科技大学

学位级别：硕士

青藏高原农村低能耗住宅通过其独特的地理位置,可获取丰富的太阳能资源,达到建筑节能的目的,同时还可提高该地区农村资源、能源的利用率,优化和完善建筑物建造过程中各个环节的联系,形成完整的节能建造体系,减少不必要的浪费。因此研究... 详细信息

青藏高原农村低能耗住宅通过其独特的地理位置,可获取丰富的太阳能资源,达到建筑节能的目的,同时还可提高该地区农村资源、能源的利用率,优化和完善建筑物建造过程中各个环节的联系,形成完整的节能建造体系,减少不必要的浪费。因此研究其外围护结构的节能,具有一定的理论意义和实际应用价值。本文以青藏高原农村住宅为研究对象,重点研究了该地区农村低能耗住宅中外围护结构的节能设计。通过对100户农宅实地调研,砖混结构房屋占95%,370厚粘土砖外墙占95%,铝合金外窗占75%,叠合屋面占100%,调研结果表明,外墙采用自保温,其厚度较厚;外窗传热系数过高,气密性差,屋面的热工性能较差,且地面未做保温处理;均不能满足《农村居住建筑节能设计标准》GB/T 50825-2013的要求。因此,需要对农村住宅外围护结构进行节能改造。经对调研结果的综合分析研究,可采取在外墙增加保温层,形成保温外墙;屋面选择高效保温材料的保温屋面;外窗选择保温、隔热性能优异的窗框材料和玻璃类型等改进措施。为了进一步分析影响农村低能耗住宅外围护结构的能耗影响因素,对文中提出采用不同的保温材料和不同的保温层厚度时的节能方案,当外墙采用XPS、EPS和酚醛作为保温材料时,保温层厚度取70mm～80mm为宜;当屋面采用XPS、EPS和PUR作为保温材料时,保温层厚度取160mm～180mm为宜;外窗优先选用塑钢+Low-e镀膜中空玻璃,在保证通风和采光的前提下,南向和东、西向应适当加大窗墙比。为了验证文中提出的节能方案和节能效率,选取青藏高原兔儿干地区工程实例,对提出的A～D四种整体节能优化方案,通过模拟计算与原方案对比得出,随着外墙、屋面和外窗传热系数的变小,其全年累计热负荷也在减小,四种优化方案全年累计热负荷节能率约为40%、31%、35%和45%,其中D方案节能效率最优,且能满足低能耗住宅对采暖制冷能耗的要求。上述研究结果可供青藏高原农村低能耗住宅节能设计的进一步研究参考,并对低能耗农村住宅在我国的发展起到推动作用。

关键词：低能耗住宅外围护结构节能技术传热系数窗墙比

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开窗形式对人体热舒适的影响研究

开窗形式对人体热舒适的影响研究

作者：王韬天津大学

学位级别：硕士

营造舒适的室内热环境一直是建筑、暖通行业多年来的奋斗目标,它时时刻刻影响着人们的舒适感和工作效率,还和人的情绪、身心健康等方面密切相关。在建筑室内热环境的研究领域内,人体热舒适是其中的热门话题之一,它作为一门综合的交叉型... 详细信息

营造舒适的室内热环境一直是建筑、暖通行业多年来的奋斗目标,它时时刻刻影响着人们的舒适感和工作效率,还和人的情绪、身心健康等方面密切相关。在建筑室内热环境的研究领域内,人体热舒适是其中的热门话题之一,它作为一门综合的交叉型学科不仅对于营造良好的生存环境具有重要意义,还和建筑节能息息相关。根据热适应理论,人体热舒适不仅会受到物理因素的制约,还可能受到心理、生理因素的影响,并常常表现出明显的个体差异。就目前而言,人体热舒适的研究方向主要包括物理环境因素对于人体热舒适的影响以及人体热舒适和生理参数的联系两方面,而对于空间尺度、形状、围透、色彩、质感等基本空间属性能否影响人体热舒适近乎未知,相关的研究仍为空白。基于热适应理论,笔者以天津这一典型的寒冷气候地区作为研究背景,从空间围透这一基本空间属性的角度出发,分别在2016年7月(夏季)和2017年1月(冬季)期间从生理和心理两方面开展了开窗形式对人体热舒适影响的实验研究。实验以天津市在校高中生、本科生和研究生作为受试人群,利用实验室模拟办公空间,每一轮实验均在稳态热环境中进行。实验过程中采取了物理、生理测量和主观调查相结合的研究方法,在探究开窗形式对人体热舒适影响的同时,既分析了受试者的皮肤温度在不同操作温度水平、不同开窗形式条件下的变化规律,又得出了开窗形式对于人的空间认知、情绪、健康方面的影响特征。由于本研究较为新颖,从实验方法到结论预测可供借鉴的既往研究极少,且主、客观实验条件有限(如:时间、精力、经济、受试者情况、天气、与其它实验的协调等),难以涵盖所有开窗形式因素。为了最合理地利用现有实验资源,笔者在设计开窗形式工况时遵循“基础、典型”的原则,仅分析了既定空间(尺度、形状、色彩、功能类型)中矩形侧窗(朝东)的窗墙比、窗台高度、水平连续性三个方面,并尽可能使之操作简便、差异显著,而未能涵盖开窗的外形、数量、朝向、天窗、组合、材料、构造等更为多样、复杂的形式因素。在现有条件下,本次实验得到的结果表明:开窗形式对平均皮肤温度、健康和情绪没有显著影响,而对空间认知有显著影响,且人们对面积越大的开窗形式满意度越高;窗墙比能够对人体热舒适产生影响,尤其是夏季的热感觉实验结果达到了显著性水平(P窗比小窗的夏季中性温更高、冬季中性温度更低;而窗台高度、窗水平连续性对人体热舒适无显著影响。

关键词：开窗形式窗墙比窗台高度窗水平连续性热舒适

办公建筑室内环境对空调与照明系统依赖度研究

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办公建筑室内环境对空调与照明系统依赖度研究

作者：王韧安徽建筑大学

学位级别：硕士

近年来我国建筑设计逐渐增加了对建筑体形,窗墙比,遮阳措施等被动式节能技术的应用。但被动节能技术研究大多仅考虑了其对建筑空调能耗的影响,还未形成与自然采光的有效结合。本文以建立的建筑室内环境对空调与照明系统依赖度为指导,着... 详细信息

近年来我国建筑设计逐渐增加了对建筑体形,窗墙比,遮阳措施等被动式节能技术的应用。但被动节能技术研究大多仅考虑了其对建筑空调能耗的影响,还未形成与自然采光的有效结合。本文以建立的建筑室内环境对空调与照明系统依赖度为指导,着重分析夏热冬冷地区办公建筑窗墙比与南向水平外遮阳对空调与照明综合能耗的影响。本文首先提出了建筑室内环境对空调与照明系统“依赖度”的概念。建立了“依赖度”的评价体系,并通过层次分析法对最基本的影响因素权重进行了分析。“依赖度”概念的提出与评价体系的建立可以更加形象化的描述建筑室内环境与空调和照明系统之间的关系,对暖通与照明综合能耗的节约分析有着指导性作用。分析得出窗墙比与遮阳措施不仅对于总目标“依赖度”的权重较大,且分别影响了被动暖通空调技术承担的室内热湿环境负荷与自然采光承担室内的光环境负荷,为后文研究窗墙比与建筑遮阳措施对空调与照明综合能耗的影响提供了理论依据。其次选取夏热冬冷地区合肥、上海,重庆三座跨度较大的典型城市进行分析研究。以建立的建筑模型为基础,应用Energyplus软件,分别分析了建筑的供暖能耗、制冷能耗、空调能耗、照明能耗以及综合能耗在窗墙比0.1～0.7区间内的变化趋势。通过城市间各能耗的对比分析,得出窗墙比增大时,建筑空调能耗线性增大,照明能耗曲线减少,综合能耗先减小后增大的基本变化趋势。发现合肥,上海两座城市的照明能耗要先于重庆地区达到“饱和”。总结分析了在满足夏热冬冷地区办公建筑室内环境前提下,建筑的空调与照明综合能耗最低的窗墙比区间,即建筑室内环境对空调与照明系统“依赖度”取最小值区间。最后研究了建筑南向水平遮阳外挑系数变化对建筑综合能耗的影响。得出在南向水平遮阳外挑系数不变的情况下,增加遮阳板的长度时空调能耗的变化趋势。在研究过程中,解决了模拟照明能耗结果出现“跳跃”的问题。通过城市间各能耗的对比分析,得出外挑系数增大时,建筑空调能耗先减小后增大,照明能耗曲线增加,综合能耗先减小后增大最后不变的基本变化趋势。总结分析了在满足夏热冬冷地区建筑室内环境要求情况下,建筑空调与照明综合能耗最低的外挑系数区间,即室内环境对空调与照明系统的“依赖度”取最小值区间。

关键词：依赖度窗墙比水平遮阳

河北崇礼地区农村住宅节能体系及室内热舒适研究

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河北崇礼地区农村住宅节能体系及室内热舒适研究

作者：孙林伟天津大学

学位级别：硕士

随着我国经济的迅速发展,农村住宅建设也进入了快速发展时期,但由于农村住宅建设具有很大的自发性和盲目性,导致农村住宅在建筑设计、建造质量和建筑节能技术方面存在很多问题。我国北方地区气候寒冷,冬季供暖能耗大,农村地区多采用燃... 详细信息

随着我国经济的迅速发展,农村住宅建设也进入了快速发展时期,但由于农村住宅建设具有很大的自发性和盲目性,导致农村住宅在建筑设计、建造质量和建筑节能技术方面存在很多问题。我国北方地区气候寒冷,冬季供暖能耗大,农村地区多采用燃煤锅炉、火炉等设备采暖,系统效率低,室内环境质量差,这严重影响了农民的生活质量。本文对河北崇礼农村住宅现状进行了调研,并以当地一栋新建农村住宅为原型,运用EnergyPlus软件建立模型,系统地研究了窗墙比和围护结构参数对建筑空调采暖能耗的影响及围护结构参数对室内热舒适的影响,同时基于切比雪夫不等式建立对能耗、热舒适和工程造价的多目标优化模型,针对夏季和冬季工况分别做多目标优化分析。通过EnergyPlus模拟分析,得出建筑空调采暖能耗分别随窗墙比、外墙保温层厚度和屋顶保温层厚度的变化趋势图,以及室内PMV随外墙和屋顶保温层厚度的变化趋势图,根据各变化趋势图可以确定建筑窗墙比和围护结构参数的优选值。在多目标优化研究中,权重系数越大对优化结果的影响越大,决策者可根据个人需求确定各优化目标的权重系数,得到不同权重系数下能耗、热舒适和造价的最优组合。本文利用多目标优化方法系统地分析了建筑能耗、室内热舒适和造价之间的关系,为农村住宅研究提供一种全新的研究思路,同时优化结果对于崇礼农村住宅的设计和建造具有指导意义,农民可根据自己的喜好选择最优的建造方案。

关键词： EnergyPlus 窗墙比围护结构参数热舒适切比雪夫不等式多目标优化

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负荷快速计算软件研究及应用

负荷快速计算软件研究及应用

作者：吴蓉湖南大学

学位级别：硕士

本文认真研究国内外建筑物空调冷负荷计算发展历程相关文献,对我国目前工程设计中冷负荷计算存在的问题以及我国国内学者在这方面所做的工作进行了分析。针对当前负荷计算中存在的问题,以冷负荷系数法为理论基础,对常规的负荷计算方法... 详细信息

本文认真研究国内外建筑物空调冷负荷计算发展历程相关文献,对我国目前工程设计中冷负荷计算存在的问题以及我国国内学者在这方面所做的工作进行了分析。针对当前负荷计算中存在的问题,以冷负荷系数法为理论基础,对常规的负荷计算方法的建筑模型作了改进和相关分析。本课题中把建筑抽象为一个整体,整体考虑建筑的外围护结构和室内情况。以简化围护结构部分负荷计算为重点,不特殊计算内围护结构的冷负荷,只需用建筑外围护结构的冷负荷乘以适当修正系数—冷负荷修正系数,省去一般软件逐个房间计算的复杂性,同时又避免了用冷负荷指标估算时的大误差。本文以冷负荷系数法为理论依据,根据简易的建筑模型,用Access与VBA为工具编写程序,形成冷负荷快速计算软件。该软件计算结果内容丰富,用途广泛。依次采用冷负荷快速计算软件、常规的冷负荷计算方法、Dest软件、鸿业软件计算典型建筑的逐时冷负荷,比较和分析逐时冷负荷曲线的峰值和相位变化,验证该软件的准确性和可行性。同时,利用该软件分析了围护结构的传热系数、窗墙比、体形系数对建筑围护结构冷负荷的影响,表现该软件的功能完整性。最后,将冷负荷计算的建筑模型简化思想应用于建筑热负荷计算和热水负荷计算,用Access与VBA为工具编写程序将热负荷计算模块、热水负荷计算模块、冷负荷快速计算软件与建筑冷热源优化决策软件“基于火用效率的建筑冷热源设备优化选型”相结合形成“负荷快速计算与冷热源优化决策系统”软件,形成一套从建筑负荷的快速计算到冷热源设备优化选型的整体系统。

关键词：冷负荷系数法简易建筑模型快速计算窗墙比体形系数

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碲化镉光伏窗建筑室内光环境研究及优化

碲化镉光伏窗建筑室内光环境研究及优化

作者：邹鹏太原理工大学

学位级别：硕士

建筑运行阶段能源消耗约占全国能源消耗总量的21%。建筑运行能耗直接受围护结构热工性能影响。由于外窗是建筑围护结构热工性能的薄弱环节,因此外窗节能成为了建筑节能的重点。半透明光伏外窗是光伏建筑一体化技术中的一种,它通过太阳... 详细信息

建筑运行阶段能源消耗约占全国能源消耗总量的21%。建筑运行能耗直接受围护结构热工性能影响。由于外窗是建筑围护结构热工性能的薄弱环节,因此外窗节能成为了建筑节能的重点。半透明光伏外窗是光伏建筑一体化技术中的一种,它通过太阳能电池组件与透明围护结构相结合的方法,既能够利用太阳能产生清洁的电能,同时还可以为室内提供较好的采光质量,并减少眩光的可能性。因此,半透明光伏外窗具有一定的节能潜力和优势,是实现建筑节能的有效途径。现有的研究大部分集中在光伏窗的发电性能、热工性能以及能耗方面,对于室内天然采光的研究相对较少。即使有光伏外窗天然采光的研究,研究也存在部分不足。一方面,采用的光环境指标过于单一,绝大多数学者仅仅通过照度这一指标对天然采光量进行研究,由于半透明光伏窗结构的特点,其照度阈值并不完全等同于普通窗,因此对于室内居住者视觉舒适的照度上下阈值需要更精确的确定;另一方面,光对人体还具有非视觉效应,例如对情绪、工作效率的影响,室内光环境评价仅仅停留于视觉效应略显片面,还应考虑人体生理节律等非视觉效应方面。因此,本文以碲化镉光伏窗为例,通过视觉效应与非视觉效应对半透明光伏窗房间天然采光进行研究。本论文将通过实验和模拟的方法分析上述问题。实验部分,首先搭建实验平台开展视觉舒适度实验,通过主观问卷调查的方式对两个房间的照度阈值进行优化;接着测试出典型气象条件下的光环境评价指标,具体测试内容包括工作面水平照度、人眼处垂直照度、色温及显色指数,并根据照度值计算出水平工作面的均匀度和眩光概率;最后利用实际测试数据并结合模糊算法对比碲化镉光伏窗和普通窗房间室内的光环境质量。数值模拟采用Ectoect和Daysim软件,对室内采光性能进行优化。利用典型气象条件下水平面照度数据,验证采光模型的可靠性。在此基础上,针对寒冷地区,选择不同结构的普通窗,不同透过率的碲化镉光伏窗,从建筑进深与窗墙比等设计参数,最大程度提高采光质量。本文研究结论如下:(1)由于碲化镉光伏窗和普通玻璃窗在可见光波段对太阳辐射的选择性吸收,导致普通窗的自然采光阈值并不能完全适用于碲化镉光伏窗,根据主观问卷调查,确定碲化镉光伏窗自然采光照度下限阈值为500lx,上限阈值为2200lx,而普通窗照度阈值范围为300—2000lx。(2)通过实测数据并结合模糊综合评价法对碲化镉光伏窗和普通窗房间进行了室内光环境评价,结果表明,碲化镉光伏房间的光环境评价为―优‖级,普通玻璃窗房间的光环境评价等级为―良‖级。相较而言,碲化镉光伏房间的自然光环境更加舒适。(3)非视觉效应变化趋势与眼处垂直照度的变化趋势相似,意味着碲化镉光伏窗房间在上午10:00前及傍晚4:00后不能满足最低节律刺激值,而普通窗房间由于玻璃透过率高,工作时间段都能较好满足非视觉要求。(4)以改善室内采光质量为目标,模拟优化了寒冷气候条件下碲化镉光伏窗建筑的进深与窗墙比。结果表明:40%透过率的碲化镉光伏窗在3m、4m、5m及6m进深下,分别采用40%、50%、50%及60%的窗墙比时,室内光环境最佳;10%和20%透过率碲化镉光伏窗在3m、4m、5m及6m进深下,都选用60%的窗墙比时,室内光环境最佳。

关键词：碲化镉光伏窗自然采光环境模糊综合评价法非视觉效应窗墙比

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太阳辐射对地板供冷性能的影响

太阳辐射对地板供冷性能的影响

作者：黄晨昱湖南大学

学位级别：硕士

高大办公建筑具有透明围护结构多、进入室内的太阳辐射强、围护结构壁面温度高的特点,在这些场合应用以辐射换热为主要换热方式的辐射供冷系统时,辐射末端能够直接吸收太阳短波辐射,使其供冷能力大大增强,同时无需设计复杂的气流组织。... 详细信息

高大办公建筑具有透明围护结构多、进入室内的太阳辐射强、围护结构壁面温度高的特点,在这些场合应用以辐射换热为主要换热方式的辐射供冷系统时,辐射末端能够直接吸收太阳短波辐射,使其供冷能力大大增强,同时无需设计复杂的气流组织。因此本文系统性分析了不同窗墙比下太阳辐射得热对辐射地板供冷能力、补充冷源风机盘管系统设计容量及建筑总能耗的影响。本文首先对辐射地板供冷系统的换热特性进行了理论分析,总结归纳了目前计算辐射地板表面换热量及供冷能力的规范及方法,并指出将现有手册规范中的计算方法应用于室内入射太阳辐射较强的场合会导致其计算结果偏小。其次,以长沙地区某一实验房间为研究对象,基于EnergyPlus软件建立了采用辐射地板结合风机盘管供冷空调系统的实验房间数值模型。通过将数值模型在实测日室外气象参数及太阳辐射强度下的模拟结果与实测结果进行对比,验证了所建数值模型以及相关参数设置的正确性和模拟软件的可靠性。然后,对不同窗墙比和室外太阳辐射强度工况下的数值模型进行模拟,分析了太阳辐射对辐射地板供冷能力和风机盘管系统设计容量的影响。进而通过曲线拟合的方法提出了一种以窗墙比和太阳总辐射强度作为自变量的辐射地板供冷能力简化计算方法,为不同的辐射地板结合风机盘管供冷空调系统容量设计提供参考依据。最后,采用Ecotect软件结合EnergyPlus软件对不同窗墙比下数值模型在夏季设计日的室内自然采光情况、建筑总能耗及空调能效比进行了详细分析,综合考虑人体对天然采光的需求及建筑总能耗提出:采用辐射地板结合风机盘管供冷空调系统的建筑中,南外窗合理的窗墙比范围为0.3-0.6,且窗墙比控制在0.5左右为宜。

关键词：太阳辐射地板供冷 EnergyPlus 窗墙比供冷能力建筑能耗

高校宿舍建筑室内物理环境优化研究 ——以西安地区为例

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高校宿舍建筑室内物理环境优化研究 ——以西安地区为例

作者：张磊西安理工大学

学位级别：硕士

城市和经济的高速发展导致了能源资源的大量消耗,其中建筑能耗总体呈现逐年上升的趋势,截至2018年建筑能耗达到全社会能源消耗总量的28%,而各建筑类型中教育事业的能耗密度位居前列。高校是肩负着科研、教育的人才培养基地,也是重要的... 详细信息

城市和经济的高速发展导致了能源资源的大量消耗,其中建筑能耗总体呈现逐年上升的趋势,截至2018年建筑能耗达到全社会能源消耗总量的28%,而各建筑类型中教育事业的能耗密度位居前列。高校是肩负着科研、教育的人才培养基地,也是重要的能源消耗大户,随着我国教育事业的不断发展,高校宿舍建筑数量不断上升。学生宿舍具有能源消耗大、形制统一等特点,并且学生日常的生活和学习活动主要在宿舍中进行,如何使宿舍在既满足学生基本生活需求的同时降低能源消耗成为宿舍建设者的首要研究课题。西安地区作为我国高校密度较大的几个地区之一,在西部乃至全国都有较高的地位,因此以西安地区宿舍建筑为模板,从绿色建筑的角度设计宿舍建筑,不但可以为学生打造一个舒适的生活环境,同时也能够降低能源的大量消耗,实现学生与环境之间的和谐共生。本文以西安地区高校宿舍建筑为研究对象,结合西安地区气候特点,并依据相关标准规范,利用调研测试和数值模拟的方法,以室内热环境、风环境、光环境为优化目标,提出了房间开间、进深和层高以及外窗窗墙比的适宜范围,并优化设计了外围护结构保温构造,以期为西安地区高校宿舍建筑绿色优化设计提供参考,本文的主要工作如下:(1)通过对案例建筑的测试发现室内物理环境整体不理想。室内热环境方面,两栋建筑的西晒问题均比较严重,并且顶层房间室内空气温度高温持续时间长,室内热环境急需改善;室内风环境方面,两栋宿舍楼的近窗处风环境表现良好,风速值基本稳定在0.31m/s左右,房间内部风速为0.04m/s左右,基本呈现无风状态;室内光环境方面,案例建筑的近窗处光环境表现良好,房间内部的采光系数为0.5%左右,亟待改善。(2)结合调研结果并根据相关规范建立了三层三开间的典型建筑物理模型,对软件进行了可行性分析,并模拟分析了该建筑物理模型的室内风环境、光环境和热环境,室内热环境方面,模拟发现顶层各房间室内热环境较差,同时西晒问题严重;室内风环境方面,北侧各房间的室内空气龄较小,南侧各房间的室内空气龄较大;室内光环境方面,首层各房间的室内采光系数均不满足标准要求。确定了室内物理环境评价指标,其中风环境评价指标选取室内风速和空气龄作为评价指标,热环境评价指标选取主观温度作为评价指标,根据人体代谢量和服装热阻确定,最终的主观温度取为冬季20.2℃和夏季26.2℃,光环境评价指标选取室内采光系数和有效照度作为评价指标。(3)通过对室内风、光、热环境的模拟分析,分别优化房间的层高、开间、进深以及外窗窗墙比。得出层高的最优范围为3600mm～3900mm,相对于典型建筑模型,室内风速均值增加了 0.12m/s左右,室内空气龄下降了 30s左右,室内采光方面变化不大;开间尺寸的最优范围为3600mm～3900mm,相对于典型建筑模型室内风速均值提高了 0.03m/s左右,室内空气龄降低了 15s左右;进深尺寸的最优范围为5300mm～5600mm;最适宜的北向窗墙比为30%,南向窗墙比为40%～50%。(4)建立TOPSIS选优模型,得出方案四为最优方案,模拟分析优化前后的改善效果,计算得出优化后的建筑采暖能耗节能率为46%,制冷能耗节能率为31%,夏至日温度方面,中间层优化后的室内温度均值下降0.4℃～1.4℃左右,顶层房间室内温度最大值之间相差0.8℃左右;冬至日温度方面,中间层房间优化后的室内温度均值提升0.25℃左右,顶层房间室内温度最大值之间提升了 0.17℃～0.52℃左右。本文对西安地区高校宿舍建筑进行了绿色优化设计,提出了适宜的建筑开间、进深、层高以及外窗窗墙比取值范围,并利用TOPSIS优选模型优化设计了外围护结构保温构造,以期能够为同类型宿舍建筑绿色优化设计提供参考。

关键词：西安地区宿舍建筑室内环境窗墙比优化设计