太阳能居住建筑采暖系统优化决策及市场化推广研究

【摘要】： 在整个能源消耗系统中,建筑物既是能源的主要消耗者,又是环境污染的主要排放源,建筑能耗问题已成为普遍关注的焦点。解决建筑能耗问题的一项重要举措,就是要开发利用可再生能源、减少常规能源的消耗。 本文以太阳能居住建筑及其采暖系统为研究对象,在文献研究和本基金项目团队已取得的相关技术研究成果的基础上,以能源-经济-环境一体化、技术经济学、公共经济学等理论为指导,以建筑节能为主线,以被动式太阳能利用为基础,以太阳能居住建筑的市场化推广应用为目标,对新增采暖区(城市)居住建筑采暖能源需求、被动式太阳能居住建筑采暖方式优化决策、被动式太阳能采暖系统和主被动结合的整体太阳能采暖系统优化决策、太阳能居住建筑市场化推广利益主体行为博弈和太阳能居住建筑增量成本分摊等进行了深入系统的分析与研究,并提出了太阳能居住建筑市场化推广的政策建议。本文的研究思路和相关成果不仅对于太阳能居住建筑采暖决策具有重要的理论意义和参考价值,而且对于节约采暖运行成本,提高建筑热环境质量等具有现实意义和实用价值。 本文的主要研究思路与成果如下： (1)本文针对新增采暖区没有采暖能源统计数据,需求预测困难的实际情况,在深入分析居住建筑采暖能源需求影响因素的基础上,运用多元回归分析,构建了参照区(城市)居住建筑采暖能源需求预测模型,进而通过引入气候、建筑体形系数、建筑朝向等修正系数,构建了新增采暖区(城市)居住建筑采暖能源需求预测模型。并以拉萨市为例,按设定的住宅集中供热面积占居住总面积的不同比例,分别预测了采暖能源需求量。另外,从节能的角度,提出了优化被动式建筑设计和优化选择主动采暖系统等居住建筑采暖能源节约的主要技术路径。 (2)从系统论的角度出发,根据可持续发展理论和全寿命周期评价理论,在3E系统的基础上,提出了被动式太阳能居住建筑采暖系统(采暖方式)的“全寿命周期-3E+S+T”三维理论评价模型；从能源、经济、环境、社会和技术等方面深入分析了影响采暖方式选择的影响因素,并在此基础上,优化构建了被动式太阳能居住建筑采暖方式综合评价指标体系；进而建立了基于改进AHP和熵技术组合权重的灰色关联度采暖方式决策模型。同时,以拉萨典型的被动式太阳能居住建筑为例进行实证研究,得出了当地最适宜的被动式太阳能居住建筑的采暖方式。 (3)在分析建筑热平衡和太阳能采暖系统关系的基础上,从技术经济和节能的角度,深入分析了建筑物屋面、外墙、外窗等六个围护结构变量及其属性,运用0-1规划思想引入围护结构决策变量,通过分析围护结构组合做法与节能率和单方造价增加总额之间的关系,以一定节能率下围护结构组合做法的单方造价增加总额最低为目标,构建了被动式太阳能采暖系统优化模型,通过拟合两者函数关系曲线确定了被动式太阳能采暖系统的经济节能率区间；并在此基础上,构建了主被动结合的太阳能采暖系统整体优化模型,同样确定了整体太阳能采暖系统的经济节能率区间。同时,本文还专门对优化模型进行了算法设计,并编写了基于Dve-Cpp开发软件环境的计算机程序。另外,以拉萨典型居住建筑作为对比房,对新建居住建筑太阳能采暖系统进行了实证研究,研究为拉萨及类似地区建筑节能设计标准和配套标准图集的编制提供了依据。 (4)从公共经济学的视角,将太阳能居住建筑界定为混合产品中的准公共产品,并探讨了其外部性特征。运用动态博弈的理论和方法,构建了中央与地方政府关于财政补贴的完全信息动态博弈模型,以及政府与购房者关于太阳能居住建筑增量成本分摊的不完全信息动态博弈模型。以拉萨为例,引入意愿调查法,从购房者角度对太阳能居住建筑增量成本的分摊进行了初步设计。另外,在明确政府角色定位的基础上,从法律法规、标准规范、政府合作机制、财税激励政策、能效标识、专业服务市场、技术创新、宣传教育、国际合作等方面提出了具体的实施建议。 本研究得到国家自然科学基金重点项目“西藏高原节能居住建筑体系研究”(编号50638040)的资助。 【关键词】：太阳能 居住建筑 采暖系统 综合评价 优化决策 被动式太阳能 主动式太阳能 动态博弈 西藏拉萨
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU832.17
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-15
• 1 绪论15-45
• 1.1 问题的提出15-18
• 1.2 研究的目的和意义18-20
• 1.2.1 研究目的18-19
• 1.2.2 研究意义19-20
• 1.3 国内外研究综述20-39
• 1.3.1 能源-经济-环境一体化20-24
• 1.3.2 太阳能建筑应用与发展24-29
• 1.3.3 居住建筑采暖方式比较29-32
• 1.3.4 太阳能居住建筑采暖系统32-35
• 1.3.5 建筑节能市场及政策35-39
• 1.4 研究对象与内容、思路与方法39-44
• 1.4.1 研究对象与内容39-43
• 1.4.2 研究思路与方法43-44
• 1.5 论文的主要创新点44-45
• 2 相关理论及研究技术方法综述45-58
• 2.1 相关理论及其对本文的启示45-54
• 2.1.1 可持续发展理论45-47
• 2.1.2 能源-经济-环境一体化理论47-49
• 2.1.3 一般系统理论与决策理论49-51
• 2.1.4 生命周期评价理论51-53
• 2.1.5 相关理论对本文的启示53-54
• 2.2 研究技术方法综述54-58
• 2.2.1 能源需求预测方法54-55
• 2.2.2 多目标决策方法55-56
• 2.2.3 组合最优化方法56
• 2.2.4 博弈论56-58
• 3 居住建筑采暖能源及节能的技术路径选择58-84
• 3.1 能源资源现状分析58-67
• 3.1.1 能源的概念及分类58-60
• 3.1.2 我国能源资源概况60-64
• 3.1.3 我国能源生产与消费状况64-66
• 3.1.4 我国能源资源结构特征66-67
• 3.2 建筑气候分区及采暖区划67-69
• 3.2.1 建筑气候分区67-68
• 3.2.2 采暖区划68-69
• 3.3 居住建筑采暖能源需求预测69-80
• 3.3.1 采暖能源需求影响因素分析69-72
• 3.3.2 采暖能源需求预测模型构建72-75
• 3.3.3 实证研究——以拉萨为例75-80
• 3.4 居住建筑采暖节能的主要技术路径选择80-84
• 3.4.1 气候设计基本原理及对本文的启示80-81
• 3.4.2 建筑采暖节能的主要技术路径选择81-84
• 4 太阳能居住建筑采暖方式优化决策与实证研究84-120
• 4.1 优化决策思路与理论模型建立84-86
• 4.1.1 优化决策思路84-85
• 4.1.2 理论模型建立85-86
• 4.2 基于理论模型的影响因素分析86-92
• 4.2.1 能源属性的影响因素86-87
• 4.2.2 经济属性的影响因素87-90
• 4.2.3 环境属性的影响因素90
• 4.2.4 社会属性的影响因素90-91
• 4.2.5 技术属性的影响因素91-92
• 4.3 评价指标体系的构建及优化92-99
• 4.3.1 指标体系构建的思路和原则92-93
• 4.3.2 指标预选集的选择93-94
• 4.3.3 指标集的优化94-99
• 4.4 太阳能居住建筑采暖方式决策模型构建99-105
• 4.4.1 决策方法的选择99-100
• 4.4.2 基于灰色关联度的采暖方式决策模型100-105
• 4.5 实证研究——以拉萨为例105-120
• 4.5.1 分析基础与假设前提105
• 4.5.2 备选采暖方式的选择105-106
• 4.5.3 评价参数的测算106-109
• 4.5.4 决策分析过程及结论109-120
• 5 太阳能居住建筑采暖系统优化与实证研究120-152
• 5.1 太阳能采暖系统的工作原理120-123
• 5.1.1 建筑热平衡原理及SLR法120-122
• 5.1.2 被动式太阳能采暖系统工作原理122
• 5.1.3 主动式太阳能采暖系统工作原理122-123
• 5.1.4 建筑热平衡与太阳能采暖系统的关系123
• 5.2 被动式太阳能采暖系统优化模型构建123-130
• 5.2.1 优化模型的变量选取123-126
• 5.2.2 优化模型的构建126-130
• 5.3 被动式太阳能采暖系统优化模型算法实现130-133
• 5.3.1 优化模型的算法流程130-131
• 5.3.2 算法实现131-133
• 5.4 太阳能采暖系统整体优化模型及算法实现133-136
• 5.4.1 主动式太阳能采暖系统造价组成分析134-135
• 5.4.2 整体优化模型构建及算法实现135-136
• 5.5 实证研究——以拉萨为例136-152
• 5.5.1 实证研究条件136-138
• 5.5.2 围护结构基础信息库的建立138-145
• 5.5.3 被动式太阳能采暖系统优化145-148
• 5.5.4 太阳能采暖系统整体优化148-152
• 6 太阳能居住建筑市场化推广的经济机理及政策建议152-176
• 6.1 太阳能居住建筑的市场特征152-155
• 6.2 市场化推广利益主体博弈分析155-169
• 6.2.1 分析基础与假设前提156-158
• 6.2.2 中央与地方政府博弈分析158-162
• 6.2.3 政府与购房者博弈分析162-168
• 6.2.4 政府与开发商、开发商与购房者博弈分析168-169
• 6.3 增量成本分摊实证研究——以拉萨为例169-172
• 6.3.1 调研样本采集和数据整理169-170
• 6.3.2 支付意愿及影响因素分析170-172
• 6.4 政策建议172-176
• 6.4.1 政府角色定位172-173
• 6.4.2 具体实施建议173-176
• 7 结论与展望176-179
• 7.1 主要研究结论176-177
• 7.2 有待进一步研究的问题177-179
• 致谢179-180
• 参考文献180-191
• 攻读博士学位期间发表的论文和参加的科研项目191-193
• 附录193-206

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试论如何提高建筑给水排水设计的节水效果    王羽生;

既有建筑节能改造服务体系研究    李亮亮

地区气候特征与气候适应性对节能住宅建筑热工设计的影响    韦延年

被动式太阳能建筑设计探讨    蔡余萍;杨祖贵;

民用住宅被动式太阳能建筑的研究    陈季红

可持续发展研究中的几个理论问题    孙显元

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青藏铁路太阳能房屋研究    守义

中国政府的府际关系研究    谢庆奎

建筑产品的全寿命周期环境影响评价    张丽;刘长滨;

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油价上涨对国民经济的影响分析    苏长生,府亚军,张斌

关于太阳能集热工程热水价格的初步探讨    王华军;李淑兰;肖宗林;李建军;

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    孙健

路面性能的评价与分析研究    郝大力

经济可持续发展的要素分析    张涛

能源—经济—环境系统的可持续发展研究    陆海波

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多目标模糊识别优化决策理论与应用研究    王建明

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区域水安全战略的仿真评价研究    邱德华

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能源税报告已出炉油价放开可期    综合

南非采矿业耗能不断增加    记者 郑焕斌

纽约原油价格跌至70美元以下    小戴　编译

2050年可再生能源将占全球能源一半    小尚

2050年太阳能发电将满足人类1/4的能源需求    滕继濮

能源需求增长强劲 中国低碳经济启程    本报记者 王莉 实习生 崔坦

IEA:油价将“破百”中国代价最大    本报记者　 李雁争

全球能源需求大幅增长下的中国路径选择    本报记者 张娜

能源局“有限独立”于发改委    李乐

中美能源对话前瞻    吴晓鹏

太阳能居住建筑采暖系统优化决策及市场化推广研究    杨建平

中国能源需求影响因素分析    薛黎明

湖北电能结构优化研究    徐新桥

被动式太阳能建筑结合相变墙体在沈阳地区的应用研究    陈其针

西藏高原低能耗居住建筑构造体系研究    桑国臣

基于模型整合的企业经营优化决策与控制研究    宋福根

布隆迪共和国微水能资源开发的研究    劳赛夫

中国能源供求预测模型及发展对策研究    张丽峰

北方采暖地区既有居住建筑节能改造经济激励研究    金占勇

中国城市化进程中的能源需求及保障研究    李艳梅

居住建筑节能设计研究    鲍学芳

能源需求的结构突变模型及其实证研究    李科

中国生物能源产业发展对策研究    郑成才

汲取传统民居营养的居住建筑设计节能初探    蒋佳

长沙市居住建筑室内环境及其能耗的实测与调查分析研究    潘尤贵

乌鲁木齐地区既有居住建筑综合节能改造研究    格丽曼

转型与重构    陈震宇

我国能源发展与经济增长动态关系研究    王娣

北京市能源竞争预测分析及电力可持续发展策略研究    彭澎

中国能源需求的建模与实证分析    韩君