居住建筑窗户外遮阳优化设计研究

论文摘要

随着我国经济高速发展,居住建筑耗能也伴随城市化和居民生活水平地不断提高而迅速增加,能源供需矛盾也越来越凸出。为了缓解能源危机,实现可持续发展,有必要采取措施改善当前国内建筑耗能日趋提高的现状,提高建筑能源使用效率,降低建筑总能耗。窗户是居住建筑围护结构的薄弱环节,增加外遮阳设施是提高窗户保温隔热性能的主要技术措施之一。由于种种原因,大部分居住建筑并没有正确使用外遮阳设施。因此对窗户外遮阳进行优化设计研究就十分必要。本文以可持续发展建筑理论为指导思想,从建筑节能的角度出发,以建筑热环境理论和建筑技术构造理论为基础,任用理论研究和实证研究相结合的研究方法,对居住建筑窗户外遮阳利用现状、构造特点及现有外遮阳设施节能效果评价标准进行研究,从衡量标准优化和构造设计优化两方面探索居住建筑外遮阳实现优化目标的途径。文章分为三个部分:第一部分为背景和理论研究,包括第一章和第二章。第一章论述论文研究的背景、目的、方法和基本框架;第二章对论文研究的相关概念进行界定,阐述研究的理论基础。第二部分为本体研究。涵盖第三、第四、第五章和第六章。第三章在总结居住建筑外遮阳利用现状特点并分析主要原因的基础上,提出从优化构造设计和优化衡量标准两个主要方面对居住建筑窗户外遮阳进行优化设计研究的论文思路。第四章详细阐述了构造优化设计的目标、实现条件和设计步骤。第五章则在详细分析现有标准中关于外遮阳衡量标准的矛盾及问题的基础上,提出衡量标准优化的方法,并详细阐述了该方法的理论基础、计算公式体系和FAC辅助计算应用程序特点及使用步骤。第六章从标准化、专业化和工厂化生产的角度出发,对可变通用自调节遮阳构件进行了初步研究。第三部分为本文研究结论和后续工作展望。本文研究得出的外遮阳衡量标准优化方法为完善现有的节能检测标准和准确定义相关检测参数提供了有效参考,方便建筑师分析比较外遮阳的隔热效果。而对可变通用自调节外遮阳体系的初步设计研究也为我国居住建筑窗户活动式外遮阳设计的发展模式提供了借鉴。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 图表目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.1.1 建筑节能对可持续发展至关重要
• 1.1.2 外窗节能对于建筑节能的贡献
• 1.1.3 外窗节能三大技术对比分析
• 1.1.4 外遮阳技术的生态意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 研究目的和意义
• 1.3.1 推动外遮阳技术发展
• 1.3.2 提高建筑能源使用效率
• 1.3.3 减少固定资产投资成本
• 1.3.4 改变建筑立面造型效果
• 1.4 研究方法及框架
• 2 外遮阳优化设计相关概念与理论
• 2.1 相关概念阐述
• 2.1.1 外遮阳构件与外遮阳系数
• 2.1.2 表征日地关系的角度
• 2.2 相关理论阐述
• 2.2.1 可持续发展建筑理论
• 2.2.2 建筑热环境控制理论
• 2.2.3 建筑技术构造原理
• 2.3 本章小结
• 3 外遮阳优化设计策略概述
• 3.1 引言
• 3.2 居住建筑窗户外遮阳设置现状概述
• 3.2.1 以水平式外遮阳为主
• 3.2.2 构造技术简单
• 3.2.3 以不可调节方式为主
• 3.3 外遮阳优化设计目标界定与效率现状概述
• 3.3.1 外遮阳设计优化目标
• 3.3.2 外遮阳作用发挥现状
• 3.3.3 目标与现状差距原因分析
• 3.4 外遮阳设计实现优化目标应对措施
• 3.4.1 制定遮阳相关标准
• 3.4.2 完善检查验收制度
• 3.4.3 实现专业整体设计
• 3.4.4 完善用户选用标准
• 3.5 本章小结
• 4 外遮阳构造设计方法优化研究
• 4.1 引言
• 4.2 可调节式外遮阳与固定式外遮阳比较
• 4.2.1 可调节外遮阳构造特征
• 4.2.2 固定式外遮阳构造特征
• 4.2.3 两种构造特征对比分析
• 4.3 构造优化设计理念概述
• 4.3.1 构造优化条件限定
• 4.3.2 优化设计内容解析
• 4.4 优化设计方法阐述
• 4.4.1 确定遮阳时间
• 4.4.2 比选遮阳构造
• 4.4.3 检验遮阳效果
• 4.4.4 调整遮阳装置
• 4.5 本章小结
• 5 外遮阳系数计算方法优化研究
• 5.1 引言
• 5.2 对遮阳系数的再思考
• 5.2.1 现有计算方法的理论比较
• 5.2.2 对遮阳系数定义的分析
• 5.2.3 对外遮阳系数定义的理解
• 5.3 规范推荐系数法缺陷分析
• 5.3.1 回归系数涵盖范围太大
• 5.3.2 回归方程未体现时间变化
• 5.3.3 回归系数不具有普适性
• 5.4 基于棒影图原理的外遮阳系数计算方法
• 5.4.1 理论基础
• 5.4.2 经验公式分析
• 5.4.3 经验公式的拓展
• 5.5 FAC 外遮阳系数辅助计算程序应用介绍
• 5.5.1 编程目标
• 5.5.2 功能简介
• 5.5.3 使用说明
• 5.5.4 举例演算
• 5.6 结果对比分析
• 5.6.1 系数法计算
• 5.6.2 程序法计算
• 5.6.3 比较法计算结果准确性
• 5.7 计算方法的引申使用－表格法
• 5.7.1 查阅或比较具体时刻的遮阳系数
• 5.7.2 查阅或比较某段时间内同一时刻的遮阳系数
• 5.7.3 查阅或比较不同构造尺寸的遮阳板在具体时刻的遮阳系数
• 5.7.4 查阅或比较不同构造尺寸的遮阳板在某段时间内同一时刻的遮阳系数
• 5.8 与VS 遮阳计算程序的比较
• 5.8.1 两者的相似之处
• 5.8.2 两者的差别
• 5.9 本章小结
• 6 可变-通用-自调节遮阳构件研究设想
• 6.1 引言
• 6.2 设计理念概述
• 6.2.1 通用性Generality
• 6.2.2 可变性Flexibility
• 6.2.3 自调节Self--Adjustment
• 6.3 设计内容
• 6.3.1 构件设计概述
• 6.3.2 构件组合设计
• 6.3.3 实际应用概述
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 后续研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录