被动式太阳能建筑设计气候分区研究

被动式太阳能建筑设计气候分区研究

论文摘要

气候是影响建筑形态变化的主要原因,在建筑设计时充分考虑不同气候区的气候特征,采用相应的被动式气候设计手段,对可持续发展及能源的节约起到了积极的作用。 本文从建筑与气候的关系出发,分析我国188个城市气候观测点典型气象年中影响被动式太阳能建筑设计的主要外部气象参数,包括室外日平均温度,水平面总辐射日辐照量,水平面散射辐射日辐照量等,为被动式太阳能建筑设计气候分区奠定了数据基础。 通过建立被动式太阳房计算模型,应用稳态传热分析方法,结合实测气象数据分析,确定了被动式太阳能建筑设计分区指标——综合辐射百分比,定量的分析了我国不同程度应用被动式太阳能建筑可行性。 利用建筑气候设计原理,结合我国的太阳能资源分布情况,分析了不同气候区室外气候条件与热舒适区关系,建立了不同气候区被动式太阳能建筑设计的边界条件。 集热部件的集热效率是影响被动式太阳能建筑室内热环境的主要因素。本文在稳态传热分析基础上,分析了三种常用集热部件的集热效率曲线,并结合实测月平均太阳辐射强度,提出了适应不同被动式太阳能建筑设计分区的集热部件形式。 最后,为了更直观的体现分区结果,方便建筑师采用,本文首次结合地理信息系统(GIS)的分析软件,将被动式太阳能建筑设计气候分区进行可视化,并利用被动式太阳能建筑设计气候分区指标及集热效率曲线分析结果,结合各区气候特点,提出了被动式太阳能建筑不同设计分区的优化设计原则。

论文目录

  • 1 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.1.1 气候的“用”与“防”
  • 1.1.2 被动式气候设计
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 气候设计国内外研究现状
  • 1.2.2 气候区划国内外研究现状
  • 1.3 存在问题
  • 1.4 课题研究的目的和意义
  • 1.5 课题研究内容
  • 1.6 研究方法
  • 1.7 论文的组织结构
  • 2 气候要素及气候分区
  • 2.1 基本气象数据研究
  • 2.1.1 总辐射逐时化
  • 2.1.2 散射辐射逐时化
  • 2.1.3 太阳辐射数据中的特殊情况
  • 2.2 中国气候
  • 2.2.1 中国气候待征
  • 2.2.2 中国太阳能资源状况
  • 2.2.3 我国太阳能资源利用区划
  • 2.3 世界气候分区及方法
  • 2.4 中国气候分区及方法
  • 2.4.1 建筑气候区划
  • 2.4.2 建筑热工设计区划
  • 2.4.3 其它分区成果
  • 2.5 小结
  • 3 被动式太阳能建筑设计及其气候分区
  • 3.1 被动献阳能建筑形式
  • 3.1.1 直接受益式(Direct Solar)
  • 3.1.2 集热墙式(Trombe Wall)
  • 3.1.3 附加阳光间式(Sun Space)
  • 3.1.4 组合式
  • 3.1.5 新型被动式太阳能利用系统
  • 3.2 被动式太阳能建筑热工设计
  • 3 2.1 计算模型
  • 3.2.2 基础温度的确定
  • 3.2.3 被动式太阳能建筑热工设计计算方法
  • 3.3 实测垂直南向面日总辐照量计算
  • 3.4 分区指标的建立
  • 3.4.1 时间的界定
  • 3.4.2 综合辐射百分比
  • 3.4.3 算例
  • 3.5 被动式太阳能建筑设计气候分区原则及依据
  • 3.6 设计分区
  • 3.7 热舒适范围边界条件
  • 3.7.1 Givoni建筑气候设计分析图
  • 3.7.2 各气候区热舒适范围边界条件
  • 3.8 集热效率曲线及各区的优化选型
  • 3.8.1 集热效率及集热效率曲线分析
  • 3.8.2 集热部件的优化选型
  • 3.9 小结
  • 4 不同设计分区被动式太阳能建筑的优化设计
  • 4.1 分区结果的可视化
  • 4.1.1 GIS基本原理
  • 4.1.2 Arcview简介
  • 4.2 被动式太阳能建筑总体设计原则
  • 4.3 各气候区优化设计原则
  • 4.2.1 设计Ⅰ区设计原则
  • 4.2.2 设计Ⅱ区设计原则
  • 4.2.3 设计Ⅲ区设计原则
  • 4.2.4 设计Ⅳ区设计原则
  • 4.2.5 设计Ⅴ区设计原则
  • 4.2.6 设计Ⅵ区设计原则
  • 4.4 小结
  • 5 结论
  • 5.1 本文的研究结论
  • 5.2 研究工作展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 图表目录
  • 附表A: 实测垂直南向面日总辐照量(北京)
  • 附录B: 被动式太阳能建筑设计气候分区指标
  • 附录C: 硕士研究生学习阶段发表的主要论文和参与的研究工作
  • 相关论文文献

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