住宅建筑室内热环境及能耗的调查实测与数值模拟的研究

论文摘要

随着经济的增长,人们生活水平的不断提高,人们对舒适健康建筑环境的要求日益迫切,从而导致建筑能耗的增长,建筑能耗的统计和节能工作引起业内人士的广泛关注。住宅建筑是建筑的一个重要组成部分,与商业建筑相比,住宅建筑虽然功能单一,但更受室内居住人员行为的影响,具有更大的不确定性,因此详细计算的难度很大,因此本文采用调查、实测和数值模拟相结合的方法,对八个典型城市住宅能耗进行研究。为了掌握这八个城市住宅建筑能源消耗现状,在2007年5月到2008年5月期间,分别在这八个城市选取了一定数目的住宅,对其住宅结构、主要耗能设备使用、生活习惯、室内热环境及空气品质和能源使用情况等方面分别进行了冬夏季两次问卷调查和为期一年的逐月用电量、用气量和用水量数据的收集。调查结果显示,各城市住宅节能潜力较大,不同城市之间能源消费情况差异显著,主要受地域差异及居民生活模式影响。影响家庭能耗的因素较多,其中家庭收入、人数、年龄结构以及降温方式对能耗影响显著,建筑年代和建筑使用面积影响相对较小。然后重点针对北京地区住宅,从中选出具有代表性的两户自2007年12月起对其室内外热环境与家庭各终端能耗进行持续一年的测量。实测结果表明,全年总能耗中,空调采暖能耗比例最大,其次是炊事+热水和电视、电脑能耗,照明和洗衣机能耗比例较小。从逐月能耗比例分布来看,冬夏季主要以采暖空调为主;过渡季节则是炊事+热水和电视、电脑能耗为主。终端能耗与室外气温的显著性检验表明,空调采暖和冰箱能耗与室外温度相关性较高,炊事+热水能耗与外气温相关性较小。另外,家庭待机电量也不容忽视。在得到详实的调查实测数据基础上,运用数值模拟软件DeST-h,建立代表性的建筑模型,对北京地区的典型住宅建筑空调采暖能耗进行了模拟,并将模拟结果与实测结果进行对比分析,验证了模型的可靠性,在此基础之上,对模型进行节能优化。模拟结果表明,住户位置、邻室空置率、门窗密闭性对能耗影响最显著,其次是空调采暖运行模式,相对而言,目前外窗、外墙保温隔热性能继续改进的节能效果较小。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪 论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 建筑能耗调查实测研究
• 1.2.2 影响建筑能耗的因素的模拟研究
• 1.2.3 存在问题
• 1.3 本课题研究内容和方法
• 1.4 本文结构和研究思路
• 第2章 各城市问卷调查数据的整理与分析
• 2.1 各城市气候特征综述
• 2.2 调查对象和内容
• 2.3 调查数据整理与分析
• 2.3.1 住宅结构及概要
• 2.3.2 主要耗能设备统计结果
• 2.3.3 生活方式统计结果
• 2.3.4 住宅舒适性及空气品质
• 2.3.5 能源消费状况
• 2.4 本章小结
• 第3章 各城市能耗调查数据的整理与分析
• 3.1 我国居民生活能源和水资源消费现状
• 3.2 读数调查概要
• 3.2.1 调查背景
• 3.2.2 调查对象和内容
• 3.3 读数调查数据整理与分析
• 3.3.1 年能源用量变动
• 3.3.2 月用量变动
• 3.4 各因素对能耗的影响分析
• 3.4.1 建筑年代的影响
• 3.4.2 建筑使用面积的影响
• 3.4.3 收入的影响
• 3.4.4 家庭人数的影响
• 3.4.5 年龄结构的影响
• 3.4.6 降温方式的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 北京市典型住户能耗数据的实测与分析
• 4.1 北京市气候特征
• 4.2 实测概要
• 4.2.1 测量对象概要
• 4.2.2 测量方法和内容
• 4.3 实测数据整理与分析
• 4.3.1 全年总能耗比较分析
• 4.3.2 逐月室内外热环境和能耗比较分析
• 4.3.3 逐日室内外热环境和能耗比较分析
• 4.3.4 典型日室内外热环境和能耗比较分析
• 4.3.5 终端能耗与室外气温显著性检验
• 4.3.6 待机电量的测定
• 4.4 本章小结
• 第5章 能耗模拟结果与实测数据的对比验证分析
• 5.1 建筑能耗模拟软件的发展与介绍
• 5.1.1 数值方法介绍
• 5.1.2 建筑能耗模拟软件介绍
• 5.2 模型的建立及参数设定
• 5.2.1 住宅建筑模型的建立
• 5.2.2 气象参数的设定
• 5.2.3 各功能房间内部热扰参数设定
• 5.2.4 空调方式设定
• 5.2.5 通风方式设定
• 5.3 模拟计算结果整理与分析
• 5.3.1 全年能耗量和室内热环境
• 5.3.2 特征天能耗量和室内热环境
• 5.4 本章小结
• 第6章 空调采暖能耗优化措施的模拟研究
• 6.1 建筑能耗概要
• 6.2 围护结构节能设计
• 6.2.1 外墙保温
• 6.2.2 外窗玻璃类型
• 6.2.3 阳台是否封闭
• 6.2.4 门窗密闭性
• 6.3 邻室空置率对能耗的影响
• 6.4 不同位置对能耗的影响
• 6.5 空调采暖运行模式节能设计
• 6.5.1 空调采暖设定温度和容忍温度
• 6.5.2 采暖运行模式
• 6.6 本章小结
• 结论和展望
• 研究总结
• 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢