贵州省住宅围护结构热工性能研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.1.1 国外建筑节能概况
• 1.1.2 国内建筑节能概况
• 1.1.3 贵州省气候特征与居住热环境状况
• 1.1.4 贵州省住宅能耗状况与节能潜力
• 1.2 论文研究概述
• 1.2.1 论文研究的提出
• 1.2.2 论文研究的目的与意义
• 1.2.3 主要内容与创新之处
• 2 能耗模拟软件与气象参数简介
• 2.1 能耗模拟软件VisualDOE4.0
• 2.1.1 能耗模拟软件简介及其特点
• 2.1.2 DOE4.0 中的反应系数计算法简介
• 2.2 模拟计算用气象参数
• 2.3 小结
• 3 贵州省住宅围护结构对能耗的影响分析
• 3.1 模拟条件
• 3.1.1 建筑模型
• 3.1.2 基础能耗
• 3.2 外墙对建筑能耗的影响分析
• 3.2.1 外保温墙体对能耗的影响分析
• 3.2.2 围护结构内外壁温对比分析
• 3.2.3 外墙饰面材料对建筑能耗的影响分析
• 3.3 建筑遮阳对建筑能耗影响分析
• 3.3.1 水平遮阳对建筑能耗的影响分析
• 3.3.2 垂直遮阳对建筑能耗的影响分析
• 3.3.3 综合遮阳对建筑能耗的影响分析
• 3.3.4 三种遮阳方式对建筑能耗的影响分析
• 3.4 外窗热工性能对建筑能耗的影响
• 3.4.1 基础建筑和节能方案设计
• 3.4.2 玻璃窗热工性能对建筑节能率影响
• 3.4.3 玻璃窗热工性能对建筑能耗影响
• 3.5 屋顶节能方案对能耗的影响研究
• 3.6 朝向影响研究
• 3.7 窗墙比对建筑能耗的影响
• 3.7.1 窗墙比对全年总能耗影响
• 3.7.2 窗墙比对采暖耗电量的影响
• 3.7.3 窗墙比对空调耗电量的影响
• 3.8 小结
• 4 贵州省围护结构综合节能方案设计
• 4.1 组合设计方案的节能分析
• 4.1.1 正交试验方案设计
• 4.1.2 建筑能耗模拟结果分析
• 4.2 外墙保温材料的经济厚度
• 4.2.1 经济性分析的必要性及分析方法
• 4.2.2 保温材料经济保温厚度的计算
• 4.3 通风对能耗的影响及实现方法
• 4.3.1 通风换气次数对空调能耗的影响
• 4.3.2 通风的实现方法
• 4.4 小结
• 5 模拟计算的实验及计算对比
• 5.1 实验房间、参数的测量[58]
• 5.1.1 实验房间
• 5.1.2 参数的测量
• 5.2 冬季实验结果与模拟结果的比较
• 5.2.1 冬季实验结果
• 5.2.2 冬季模拟结果与实验结果的比较
• 5.3 采暖能耗的理论计算值与模拟计算的对比
• 5.3.1 贵州省地方标准中规定的能耗指标
• 5.3.2 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准中规定的能耗指标
• 5.4 结论
• 6 建筑蓄热和通风设计潜力的研究
• 6.1 Climate Consultant 软件的引入及分析
• 6.1.1 Climate Consultant 软件介绍
• 6.1.2 软件的计算原理
• 6.1.3 软件操作与计算过程
• 6.2 建筑蓄热和通风设计潜力分析
• 6.2.1 单项措施分析
• 6.2.2 气象数据分析结论
• 6.3 小结
• 7 居住建筑围护结构对自然室温的影响分析
• 7.1 模拟条件
• 7.2 外墙对自然室温的影响
• 7.2.1 外墙外保温对自然室温的影响分析
• 7.2.2 外墙内保温对自然室温的影响分析
• 7.3 外窗对自然室温的影响分析
• 7.3.1 外窗遮阳系数对自然室温的影响分析
• 7.3.2 外窗传热系数对自然室温的影响分析
• 7.4 屋顶对自然室温的影响分析
• 7.5 基础建筑与节能建筑的自然室温对比分析
• 7.6 小结
• 8 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者在攻读硕士学位期间发表的论文