湖南地区住宅节能设计策略研究

【摘要】： 住宅节能的重要理念是在满足人居热舒适要求的前提下尽可能的降低人工能源的消耗。住宅节能涉及内容的广泛性和复杂性决定了从整体出发,选择合适的住宅节能设计策略的必要性。 气候对住宅的形式及设计策略有重要的影响。本文首先利用建筑气候设计方法对湖南地区的气候条件进行分析,初步得到了湖南地区住宅节能设计的主要策略,即自然通风、遮阳与围护结构保温隔热。 其次,在对自然通风原理及相关计算方法进行总结归纳的基础上,本文对有效压差时数计算法进行了改进,采用自然通风有效时数和累计有效换气次数作为评估指标,首次对湖南地区的自然通风潜力做出了全面的评估。随后,本文参考相关评估标准,采用数值模拟方法对室内外风环境进行了分析,对不同建筑布局和不同住宅开口方式下的自然通风效果进行了对比。 再次,根据外遮阳系数的定义并参考相关计算模型,本文采用EnergyPlus进行模拟并对结果进行拟合回归,得到了湖南地区各朝向外遮阳系数的计算公式。根据计算结果,本文对固定遮阳的节能效果进行了定量分析,并对各朝向遮阳方式的选择提出了合理建议。另外,对遮阳与自然采光的关系本文也进行了研究。? 最后,本文通过对传统住宅在非空调条件下传热过程的动态分析得出了其传热的特点及在热工性能方面存在的问题。采用对比评定法对外墙保温、外墙表面颜色、外窗玻璃系统、窗墙比、外窗遮阳、屋面保温隔热、自然通风等单项节能设计策略进行了深入分析。根据各单项设计策略的节能效果,提出了适用于湖南地区住宅节能设计的综合策略。 【关键词】：住宅 节能设计 策略 模拟
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TU241;TU201.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 第1章 绪论16-20
• 1.1 研究背景及意义16-17
• 1.2 研究方法17-19
• 1.2.1 实地调研17
• 1.2.2 现场测试17-18
• 1.2.3 文献阅读18
• 1.2.4 软件模拟18-19
• 1.3 研究框架19-20
• 第2章 建筑气候设计方法在湖南地区的应用20-37
• 2.1 建筑气候设计的基本概念20-21
• 2.2 热舒适的理论与评价方法21-30
• 2.2.1 人体的热平衡21-24
• 2.2.2 热舒适的定义与热舒适方程24-25
• 2.2.3 热舒适的评价模型25-28
• 2.2.4 有效温度与 ASHRAE 舒适区28-30
• 2.3 气候分析方法的具体应用30-36
• 2.3.1 建筑中的气候分析方法30
• 2.3.2 Climate Consultant 简介30-33
• 2.3.3 湖南地区气候特征33-34
• 2.3.4 湖南地区建筑气候设计策略分析34-36
• 2.4 本章小结36-37
• 第3章 湖南地区住宅自然通风设计策略分析37-66
• 3.1 住宅自然通风原理及主要形式37-42
• 3.1.1 利用风压实现自然通风37-40
• 3.1.2 利用热压实现自然通风40-42
• 3.1.3 风压与热压相结合实现自然通风42
• 3.2 湖南地区住宅自然通风潜力分析42-51
• 3.2.1 确定湖南地区住宅自然通风潜力的必要性42-43
• 3.2.2 自然通风潜力的定义及研究现状43
• 3.2.3 模型的建立及计算方法的推导43-45
• 3.2.4 湖南地区自然通风舒适区的确定45
• 3.2.5 自然通风有效时数及累计有效换气次数的计算步骤45-46
• 3.2.6 评估方法的具体应用46-50
• 3.2.7 评估结果分析50-51
• 3.3 室外风环境数值模拟分析51-59
• 3.3.1 室外风环境的评估标准51
• 3.3.2 建筑风环境的数值模拟方法51-53
• 3.3.3 不同布局方式自然通风效果分析53-59
• 3.4 室内自然通风数值模拟分析59-65
• 3.4.1 房间模型的建立及计算区域的确定59-60
• 3.4.2 边界条件的设置60
• 3.4.3 模拟结果及分析60-65
• 3.5 本章小结65-66
• 第4章 湖南地区住宅外窗遮阳设计策略分析66-88
• 4.1 外窗遮阳的背景知识66-69
• 4.1.1 太阳赤纬角和时差66-67
• 4.1.2 太阳高度角和方位角67
• 4.1.3 日轨图67-68
• 4.1.4 水平遮挡角和垂直遮挡角68-69
• 4.2 外窗遮阳的分类及遮阳效果评价指标69-71
• 4.2.1 外窗遮阳的分类69-70
• 4.2.2 外窗遮阳效果评价指标70-71
• 4.3 湖南地区固定遮阳外遮阳系数的研究71-79
• 4.3.1 研究模型和计算方法71-72
• 4.3.2 计算结果及分析72-79
• 4.4 固定遮阳节能效果分析79-83
• 4.5 遮阳与自然采光83-86
• 4.5.1 住宅自然采光设计的评价指标83-84
• 4.5.2 遮阳条件下住宅光环境模拟84-86
• 4.6 本章小结86-88
• 第5章 湖南地区住宅节能设计策略综合评估88-125
• 5.1 分析方法88-89
• 5.2 影响住宅节能设计策略的相关因素89-91
• 5.2.1 气象资料的选择89
• 5.2.2 空调及采暖时间的确定89-91
• 5.2.3 住宅底部地面温度的确定91
• 5.2.4 不同类型房间的热舒适要求91
• 5.3 非采暖空调状态下住宅传热过程分析91-100
• 5.3.1 模型的建立92
• 5.3.2 非采暖空调状态下住宅与外环境传热动态分析92-96
• 5.3.3 非空调状态下住宅内部传热动态分析96-100
• 5.4 基础住宅能耗分析100-107
• 5.4.1 基础住宅概况101
• 5.4.2 能耗模拟相关参数的设定101-107
• 5.5 单项节能策略有效性分析107-118
• 5.5.1 外墙保温107-110
• 5.5.2 外墙表面颜色110
• 5.5.3 外窗玻璃系统110-112
• 5.5.4 窗墙比112-113
• 5.5.5 外窗遮阳113-115
• 5.5.6 屋面保温隔热115-117
• 5.5.7 自然通风117-118
• 5.6 综合节能策略有效性分析118-124
• 5.6.1 综合节能策略一118-120
• 5.6.2 综合节能策略二120
• 5.6.3 综合节能策略三120-124
• 5.7 本章小结124-125
• 结论125-128
• 参考文献128-132
• 致谢132-133
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文133-134
• 附录 B 攻读学位期间所参与的科研项目134

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