严寒地区低能耗建筑热工特性及供暖系统研究

论文摘要

21世纪,能源问题已成为全球普遍关注的热点。在我国,建筑能耗占总能耗比重的25%左右。随着我国公民物质生活水平的提高,保证建筑热舒适性与降低建筑能耗之间的矛盾也日益激化。如何降低建筑能耗已成为了建筑界亟待解决的课题。在这个背景下,低能耗建筑和新能源技术为缓解上述矛盾开拓了重要的领域。为减少在严寒地区极端的气候条件下产生的建筑能耗,结合“开源节流”的节能设计思想,本文通过仿真模拟的研究方法,从该地区低能耗建筑的围护结构热工特性及其新能源供暖系统特性两方面进行分析,探讨低能耗建筑在严寒地区的应用。本文在《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ26-2010）和《黑龙江省居住建筑节能65%设计标准》（DB3/1270—2008）的基础上,比较分析新型节能围护结构材料的热工特性,设计出两个适合严寒地区的低能耗建筑,通过EnergyPlus软件,同普通建筑在围护结构各部分耗热量和全年能耗进行对比分析,验证了两个低能耗建筑模型均达到了节能70%的目标;并利用模拟建筑自然室温,比较分析各模型全年的热舒适性,得出低能耗模型不但全年自然室温波动较小,而且在哈尔滨既有采暖期开始前和结束后的一段过渡时期内自然室温仍然在16℃以上,具有较好的热舒适性。在新能源系统技术方面,选择利用太阳能和地热能为低能耗建筑供暖,分别建立了太阳能-燃气锅炉供暖系统和太阳能-土壤源热泵供暖系统。通过编写MATLAB模拟程序,将两种系统的供暖特性及节能程度进行仿真分析,对新能源供暖系统在严寒地区低能耗建筑中的能耗和运行费用做出了定量的分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 国内外关于低能耗建筑的研究
• 1.2.2 国内外关于新能源利用的研究
• 1.2.3 研究区域的划分
• 1.3 课题的主要研究内容
• 第2章 建筑自然室温及能耗的研究方法
• 2.1 建筑自然室温的理论
• 2.2 建筑物自然室温的研究计算
• 2.3 建筑物能耗的研究计算方法
• 2.3.1 静态能耗分析法
• 2.3.2 动态能耗分析法
• 2.4 EnergyPlus 软件概述
• 2.5 本章小结
• 第3章 严寒地区低能耗建筑围护结构热工特性分析
• 3.1 低能耗建筑模型外形的建立
• 3.2 低能耗建筑建筑模型的外形参数
• 3.3 建筑围护结构的组成及其热工性能
• 3.4 外墙对于建筑物的影响
• 3.4.1 外墙墙体材料
• 3.4.2 外墙保温材料
• 3.4.3 外墙墙体热工参数的确定
• 3.4.4 严寒地区外墙材料热工特性的研究
• 3.5 门窗对于建筑物的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 严寒地区低能耗建筑自然室温及能耗分析
• 4.1 动态模拟建筑模型的建立
• 4.1.1 普通节能建筑模型的建立
• 4.1.2 节能建筑模型的建立
• 4.1.3 模型的空调参数设置
• 4.2 低能耗建筑模型围护结构能耗分析
• 4.2.1 各模型外墙的能耗分析
• 4.2.2 各模型屋面的能耗分析
• 4.2.3 各模型外窗的能耗分析
• 4.3 低能耗建筑模型节能及自然室温分析
• 4.3.1 建筑各楼层的能耗分析
• 4.3.2 低能耗建筑模型节能分析
• 4.3.3 低能耗建筑典型气象日的自然室温波动及能耗分析
• 4.4 哈尔滨低能耗建筑采暖期自然室温的分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 新能源供暖系统在低能耗建筑中的特性研究
• 5.1 太阳能-燃气锅炉为辅助热源供暖系统在低能耗建筑中的应用
• 5.1.1 太阳能-燃气锅炉供暖系统的选型
• 5.1.2 系统运行模式及转换的控制策略
• 5.1.3 太阳能-燃气锅炉供暖系统在低能耗建筑中供暖特性模拟研究
• 5.2 太阳能-土壤源热泵在低能耗建筑中的应用
• 5.2.1 太阳能-土壤源热泵系统选型
• 5.2.2 系统的各部件的控制策略
• 5.2.3 系统运行模式及转换的控制策略
• 5.2.4 太阳能-土壤源热泵系统在低能耗建筑中供暖特性模拟研究
• 5.3 低能耗建筑空调供暖系统节能及经济性分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢