夏热冬冷地区气候适应性窗的应用研究 ——以武汉地区OOOPK建筑为例

论文摘要

窗是保温隔热的薄弱环节,节能设计的关键。在夏热冬冷地区的冬、夏两个极端季节,窗是造成室内恶劣环境的最重要因素之一。在太阳辐射过量的夏季,单层玻璃无法遮挡热辐射的进入,若加设遮阳板会带来遮挡光线和有碍冬季有益阳光入射的缺点。显然,同一种玻璃、单一的遮阳无法兼顾“夏季遮阳——尽量阻挡太阳辐射”及“冬季获取日照——尽量利用太阳辐射得热”的需求。所以在对该地区的窗口进行设计时应满足该地区窗户建筑性能对太阳辐射的双向性要求,可调节窗应该是最适合的形式。在节能降耗成为建筑设计关注重点的今天,科学有效地做好窗口的节能设计,是普遍关注的方向。本文针对武汉地区的气候特点,利用太阳高度角的变化规律和光的反射原理,从夏热冬冷地区窗口的设计、技术、经济、实用等层面进行分析,提出了气候适应性窗的概念和应用实例,核心为夏季利用窗的附件将光热反射回天空,冬季移动附件或调整附件角度将光热反射进室内。综合考虑窗的热工性能、建筑美学、设计施工等不同因素对气候适应性窗具体参数的要求,确定了不同朝向气候适应性窗的设计方案和热工性能参数,并建立计算机模型对方案进行模拟分析研究、实测数据测试追踪分析,比较了普通窗和气候适应性窗在节能效果上的差距,得出了气候适应性窗对室内光、热环境产生的影响及其优势,整合归纳了窗口针对太阳辐射的一系列对建筑设计具有指导意义的设计策略。本文研究对象为财政部、建设部可再生能源建筑应用示范项目---华中科技大学建规学院建筑系馆改建扩建工程。本文研究的出发点系源于对窗的节能设计和对新型窗研究的关注,研究采用的是实验技术手段和量化的方法,其研究结论不仅在节能上具有相当的意义,同时也为建筑师的设计提供了新的思路和启发。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 夏热冬冷地区窗户的问题域
• 1.4 适合夏热冬冷地区的窗户形式和改造手段
• 1.5 研究内容和目的
• 1.6 研究方法和技术路线
• 1.7 研究框架
• 1.8 本章小结
• 2 OOOPK 建筑示范项目概况
• 2.1 OOOPK 示范建筑示范内容
• 2.2 OOOPK 示范建筑具体改造内容
• 2.3 OOOPK 示范建筑设计方案
• 2.4 气候适应性窗VS 示范项目
• 2.5 本章小结
• 3 气候适应性窗机理研究
• 3.1 气候适应性窗的简介
• 3.2 气候适应性窗的参数确定
• 3.3 气候适应性窗的热工性能指标确定
• 3.4 气候适应性窗经济性分析
• 3.5 本章小结
• 4 气候适应性窗方案的计算机模拟
• 4.1 模拟计算的建筑模型
• 4.2 有关的参数设置
• 4.3 气候适应性窗对室内热环境的影响
• 4.4 气候适应性窗对室内光环境的影响
• 4.5 本章小结
• 5 实际性能数据测试与分析
• 5.1 太阳辐射透过窗玻璃所形成的室内得热量试验
• 5.2 室内外辐射温度对比试验
• 5.3 膜的性能对比试验
• 5.4 气候适应性窗对室外光环境的影响试验
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文的研究结论
• 6.2 本课题的前瞻性
• 致谢
• 参考文献