结合天然采光的办公建筑节能研究

论文题目: 结合天然采光的办公建筑节能研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 建筑技术科学

作者: 张伟

导师: 涂光备

关键词: 办公建筑,天然采光,照度分布,照明节能,窗墙比,建筑能耗,软件,遮阳设施

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 与人工照明相比,天然采光可以节省能源,削减建筑能耗峰值;太阳是一个取之不尽、用之不竭的绿色能源,最大限度的利用天然光不但可以节省照明用电,还减少了环境污染;天然采光可以舒缓神经,舒畅心情,提高工作效率。国内关于天然采光的研究工作大部分是建筑学专业科技人员所做,主要局限于定性分析或美学方面,未与建筑节能相联系。本课题利用简化的天空模型,采用数值模拟计算的方法,就影响天然采光的主要特性参数如窗墙比、窗户设计形式、朝向、遮阳等进行了详细的分析,包括其对室内天然光分布、照明节能、空调能耗和采暖能耗的影响,以及相互之间的关系,实际测试和验证了主要影响因素对天然采光和建筑能耗的影响。本课题进行了以下的研究工作,得到以下主要结论:1分析和计算了窗口采用遮阳设施的时期、方式和遮阳构件的合理尺寸,通过对日照面积系数的分析,根据本文建立的模型,得到天津地区南向窗口合理的遮阳时期为八月上旬(8月5日)全天满窗遮阳,冬至日12时满窗日照;东(西)向窗口适宜的遮阳时期为大暑日(7月23日)9时满窗遮阳,并根据该遮阳日期的设置计算了遮阳构件尺寸。2运用TRNSYS软件对选定的建筑能耗计算模型进行了模拟计算,分析了不同窗系统设计,如窗口朝向、窗墙面积比、窗系统组成形式和遮阳等情况下的采暖空调能耗。结果表明:1)西向窗口空调能耗最大,北向窗口空调能耗最小;北向窗口供暖能耗最大,南向窗口供暖能耗最小,综合供暖能耗和空调能耗南向最小,北向最大;东西向能耗总和大于南北向总和。2)空调能耗随窗墙比的增加而增加,供暖能耗随窗墙比的增加略微下降,但空调和供暖的总能耗是增加的。3)夏季空调能耗随着窗遮阳系数和窗玻璃有效面积的减少而减少,冬季窗的传热量下降比太阳得热量下降的快,所以冬季供暖能耗也是随之减少的。双层木(塑)窗能耗最低4)如果遮阳板尺寸设计合理,可以使夏季空调能耗降低的同时,供暖能耗增加很少,使总能耗降低,南向窗口的节能效果最显著。3参考现有的研究结果建立了一个简单的天空模型,该模型含有了太阳高度、建筑朝向和天空状态等基本信息,根据立体角投影定律即可模拟计算不同时间,不同朝向的天空光在室内产生的照度,分析了相关建筑特性参数如窗墙比、窗台高、窗设计形式、窗户朝向和遮阳等对室内天然光分布的影响。4对天然采光照明控制方式以及减少的建筑能耗进行分析和计算,结果表明:1)调光控制方式比开关控制方式更节能,2)南向窗口天然采光量最大,相应的南向窗口采用调光控制节能也最多,北向窗口照明节能量最少。3)窗墙比越

论文目录:

第一章绪论

1.1 建筑节能概述

1.2 窗设计对建筑能耗的影响

1.3 天然采光的发展与现状

1.4 课题研究目的和内容

第二章与窗系统设计有关建筑能耗计算

2.1 全年能耗计算的气象参数

2.2 建筑能耗的计算理论

2.3 窗口遮阳对建筑能耗的影响

2.4 与窗系统设计有关的建筑能耗计算和分析

2.5 小结

第三章天然采光对建筑照明能耗的影响

3.1 天然光气候

3.2 室内照度的计算

3.3 天然采光室内照度影响因素的分析

3.4 天然采光对建筑能耗的影响

3.5 小结

第四章天然采光实验验证

4.1 实验模型的建立

4.2 实验仪器

4.3 天然采光实验验证

4.4 小结

第五章综合考虑窗设计与天然采光的能耗分析

5.1 天然采光照明能耗对空调能耗和供暖能耗的影响

5.2 窗设计与天然采光建筑能耗的综合分析

5.3 小结

第六章结论

参考文献

攻读博士期间发表学术论文和参加科研情况

附录

致谢

发布时间: 2006-05-24

参考文献

[1].办公建筑的天然采光与能耗分析[D]. 陈红兵.天津大学2004
[2].基于建筑外立面开口、采光及自然通风相互作用的节能模拟方法研究[D]. 尤伟.南京大学2014
[3].办公建筑照明能耗模拟方法的研究[D]. 罗涛.清华大学2014
[4].天津地区高层办公建筑应用光伏玻璃的天然采光与能耗研究[D]. 李卓.天津大学2014

结合天然采光的办公建筑节能研究

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