上海高层住宅建筑节能控制方法与技术策略研究

论文摘要

在当前全球可持续发展的背景下,基于环境与建筑之间的本质联系,把控制学的理论引入到建筑节能的研究中,提出了建筑节能控制方法。并把这种研究方法应用到上海高层住宅的节能技术研究中,提出上海高层住宅节能控制技术策略,从宏观理论角度探讨了上海高层住宅的节能设计方法。面对自然环境的复杂和多变,如何建造适合当地自然环境的节能建筑成为研究的出发点。文章首先分析了环境与建筑之间的关系,总结出“环境—建筑—人”相互之间存在着紧密的联系,构成了一个复杂的控制系统。同时以“以环境为根”和“以人为本”为出发点,结合建筑学、系统学和控制学的理论,提出建筑节能控制方法——借用控制学的基本概念和理论来研究建筑中环境、建筑与人之间的关系。作为理论研究部分,文章针对建筑节能控制方法进行了全面的建构。首先根据控制学中的相关原理,提出了建筑节能控制方法的四个基本原理:整体性原理、动态相关性原理、层次等级性原理和有序性原理。进而利用控制学中的最优化控制方法,建立建筑节能技术优化整合的基础数学模型,作为建筑节能技术的优化筛选的数学方法,尝试将建筑节能研究从定性研究引入到定量研究中。最后利用控制学中黑箱方法来探讨建筑节能的评价方法。以上海高层住宅为研究对象,针对上海特定的社会人文环境、特定的自然环境,利用建筑节能控制方法,对上海高层住宅的节能设计方法从控制学角度进行技术解析,从宏观理论上探讨上海高层住宅的节能控制技术策略。根据建筑节能技术优化整合模型,从高层住宅的空间层次来研究上海高层住宅的节能控制策略。分别提出高层住宅外部环境的控制技术策略、高层住宅围护结构节能控制技术策略以及高层住宅内部空间节能控制技术策略,从外而内的将上海高层住宅节能设计与建筑节能控制方法进行整合,以促进上海高层住宅的健康发展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 上篇 建筑节能控制方法研究
• 第1章 引言
• 1.1 理论研究的背景与意义
• 1.1.1 面临的问题
• 1.1.2 可持续建筑——面向未来的建筑
• 1.1.3 控制和控制学
• 1.1.4 建筑学与控制学交叉研究的意义
• 1.2 国外可持续建筑理论的研究和实践
• 1.2.1 国外的研究现状和成果
• 1.2.2 借鉴与启示
• 1.3 国内外住宅节能研究的现状
• 1.3.1 国外住宅节能的现状
• 1.3.2 国内住宅节能的现状
• 1.3.3 上海地区住宅节能的现状
• 1.4 本文的主要研究内容与框架
• 1.4.1 论文主要研究内容
• 1.4.2 论文框架
• 1.5 论文主要创新点
• 第2章 建筑节能控制方法的提出
• 2.1 建筑与气候
• 2.1.1 气候的内涵
• 2.1.2 气候的分类
• 2.1.3 局部气候和小气候
• 2.1.4 建筑的起源与气候
• 2.2 建筑系统
• 2.2.1 思维范式的转换
• 2.2.2 系统的概念
• 2.2.3 建筑是一个复杂系统
• 2.2.4 本文对建筑概念的界定
• 2.2.5 建筑也是一个“相对孤立系统”
• 2.3 建筑节能控制方法的提出
• 2.3.1 建筑节能控制方法的内涵
• 2.3.2 建筑节能控制方法的研究前提
• 2.3.3 建筑节能控制方法中的三大要素
• 2.4 本章小结
• 第3章 建筑节能控制方法的建构
• 3.1 建筑节能控制方法中的建筑观
• 3.1.1 控制的内涵
• 3.1.2 控制:来自自然的启示
• 3.1.3 有机生命建筑观
• 3.2 建筑节能控制方法的基本原理
• 3.2.1 整体性原理
• 3.2.2 动态相关性原理
• 3.2.3 层次等级性原理
• 3.2.4 有序性原理
• 3.3 建筑节能控制方法释义
• 3.3.1 可能性空间和控制
• 3.3.2 控制能力
• 3.3.3 控制系统
• 3.3.4 输入和输出
• 3.4 建筑系统的控制目标
• 3.4.1 建筑系统的控制目标之一——舒适
• 3.4.2 建筑系统的控制目标之二——健康
• 3.5 最优控制方法——节能技术整合方法
• 3.5.1 控制学中的最优控制方法
• 3.5.2 适宜技术——节能技术整合的制约因素
• 3.5.3 节能技术整合的优化控制模型
• 3.5.4 数学模型的收敛性讨论
• 3.5.5 最优化数学模型的可行性简化
• 3.6 黑箱方法——建筑性能的评价方法
• 3.6.1 黑箱的定义
• 3.6.2 黑箱方法的步骤
• 3.6.3 建筑性能评价中的黑箱方法
• 3.7 建筑节能控制方法针对几点具体问题的思考
• 3.7.1 关于国家控温政策的思考
• 3.7.2 中小学建筑中节能控制方法的思考
• 3.8 本章小节
• 下篇 上海高层住宅节能控制技术策略研究
• 第4章 上海高层住宅节能控制系统解析
• 4.1 概述
• 4.1.1 上海住宅发展概况
• 4.1.2 上海高层住宅现状
• 4.2 上海自然环境分析——控制对象分析
• 4.2.1 上海市自然环境概况
• 4.2.2 上海在建筑气候热工分区中的位置
• 4.2.3 上海主要气候要素分析
• 4.2.4 上海自然环境评价
• 4.3 上海高层住宅的现状分析——控制目标分析
• 4.3.1 上海高层住宅冬季状况
• 4.3.2 上海高层住宅夏季状况
• 4.4 本章小节
• 第5章 上海高层住宅节能控制技术策略
• 5.1 上海高层住宅节能技术整合模型
• 5.2 高层住宅外部环境的控制技术策略
• 5.2.1 外部环境控制——前馈控制技术
• 5.2.2 场地地形
• 5.2.3 场地绿化
• 5.2.4 场地水体
• 5.2.5 场地风环境优化控制
• 5.3 高层住宅围护结构节能控制技术策略
• 5.3.1 可控的住宅围护结构概述
• 5.3.2 建筑围护结构的控制学解析
• 5.3.3 高层住宅“交换性”围护结构节能技术策略
• 5.3.4 高层住宅“卫护性”围护结构节能技术策略
• 5.4 高层住宅内部空间节能控制技术策略
• 5.4.1 建筑内部空间的控制学解析
• 5.4.2 高层住宅的体型控制
• 5.4.3 高层住宅内部空间的平面控制
• 5.4.4 高层住宅内部通风控制
• 5.5 构建可持续的“环境-高层住宅”控制系统
• 5.5.1 高层住宅中的太阳能利用
• 5.5.2 高层住宅中的垃圾处理
• 5.5.3 高层住宅中的地源热能利用
• 5.5.4 高层住宅中的中水系统
• 5.6 本章小节
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文的研究结论
• 6.2 进一步工作的方向
• 致谢
• 参考文献
• 图片来源
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果