夏热冬冷地区居住建筑围护结构节能研究

论文摘要

夏热冬冷地区夏季炎热,冬季阴冷潮湿。从适宜居住的角度来讲,必须采取一定的措施才能保证住宅建筑具有舒适的室内环境。《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2001）提出了节能50%的目标,其中围护结构承担其中的25%。与北方采暖地区建筑不同,围护结构要同时满足“冬季保温,夏季隔热”的双重要求。论文分析了围护结构常用的节能措施,如复合墙体技术、倒置式屋面、节能玻璃、遮阳技术及其各自的特点。论文用数值分析法对外墙体非稳态传热进行了分析。利用有限元软件,采用第三类边界条件,对二维复合墙体的温度场进行了分析,得出:在夏季,外保温墙体具有比内保温墙体低的内壁面温度;热工性能好的复合墙体具有更低的内壁面温度;从温度场的分布情况来看,外保温形式更有利于保护基层墙体。论文选取了夏热冬冷地区东、中、西部的七个城市为代表城市,利用能耗分析软件VisualDOE4.0,分析了外墙、屋面、窗户及遮阳等对建筑物能耗的影响。结果表明:保温墙体对冬季节能率明显,而对夏季节能率影响不大。在一些城市,墙体保温甚至会增加夏季的空调负荷。总体来看,墙体保温后可以降低建筑物全年能耗,并能提高（降低）冬季（夏季）的墙体内壁面温度,提供相对舒适的热环境;提高窗玻璃热工性能及采用活动式遮阳,经济成本不高,节能效果明显;屋顶的热工性能对顶层房间能耗影响明显。论文利用采暖度日数及空调度日数的方法,以重庆市为例,计算了不同复合墙体类型下保温材料的经济厚度。并对一定条件下节能投资是否满足不超过土建造价的10%进行了简单分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 建筑节能面临的形势和任务
• 1.1.1 我国建筑能耗状况
• 1.1.2 国家节能法规与政策
• 1.2 夏热冬冷地区热环境与能耗状况
• 1.3 国外建筑节能发展状况
• 1.4 国内外围护结构热工性能
• 1.5 课题的提出及论文的研究重点
• 2 围护结构热工设计指标和节能技术措施
• 2.1 规定性指标与性能性指标
• 2.2 夏热冬冷地区建筑围护结构热工设计特点
• 2.3 围护结构常采用的节能技术措施
• 2.3.1 墙体节能技术
• 2.3.2 屋面节能技术
• 2.3.3 遮阳技术
• 2.3.4 玻璃节能技术
• 2.3.5 窗墙比
• 2.3.6 体形系数
• 2.3.7 朝向
• 2.4 本章小结
• 3 围护结构非稳态传热分析
• 3.1 围护结构非稳态传热分析方法
• 3.1.1 谐波分析法
• 3.1.2 反应系数法
• 3.1.3 Z 传递函数法
• 3.1.4 频域回归法
• 3.1.5 数值分析法
• 3.2 墙体非稳态传热的数值计算
• 3.2.1 FLUNET 软件介绍
• 3.2.2 墙体非稳态传热的计算模型
• 3.2.3 模拟结果分析
• 3.2.4 本章小结
• 4 建筑能耗模拟技术的发展及模拟软件
• 4.1 建筑能耗模拟的意义
• 4.1.1 建筑模拟技术的发展
• 4.1.2 建筑模拟软件分类
• 4.2 建筑能耗模拟工具
• 4.2.1 DOE 软件
• 4.2.2 VisualDOE4.0 软件
• 4.2.3 DeST（Designer’s Simulation Toolkits）软件
• 4.2.4 ESP-r 软件
• 4.2.5 EnergyPlus 软件
• 4.3 能耗模拟用气象数据
• 4.3.1 典型气象年数据（Typical Meterological Year, TMY, TMY-2）
• 4.3.2 能量计算用天气年（Weather Year for Energy Calculation, WYEC）
• 4.3.3 中国标准年
• 4.3.4 DeST 提供的逐时气象数据
• 4.4 本章小结
• 5 建筑物能耗模拟分析
• 5.1 确定城市及建筑模型
• 5.1.1 城市的选择及气候差异
• 5.1.2 标准中基础建筑及基础能耗定义
• 5.2 模拟建筑及其基础能耗
• 5.2.1 建筑物模型
• 5.2.2 模型的基础能耗
• 5.3 外墙节能方案
• 5.3.1 十类墙体构造方案
• 5.3.2 能耗模拟结果分析
• 5.3.3 模拟结果的实验验证
• 5.3.4 墙体内外壁面温度分析
• 5.3.5 内壁面温度对人体换热量的影响
• 5.4 屋顶节能方案的能耗分析
• 5.5 遮阳和遮挡的能耗分析
• 5.5.1 外窗外遮阳
• 5.5.2 建筑物西向外遮挡
• 5.6 玻璃窗热工性能对能耗的影响
• 5.7 朝向对能耗的影响
• 5.8 窗墙比对能耗的影响
• 5.9 本章小结
• 6 综合方案设计及经济分析
• 6.1 围护结构各部件节能措施的组合设计方案
• 6.1.1 各项最优措施组合的优化方案
• 6.1.2 正交实验方案设计
• 6.2 建筑物模拟结果分析
• 6.2.1 能耗模拟结果
• 6.2.2 室内温度的室温波动曲线（冬、夏季）
• 6.3 外墙保温材料的经济厚度
• 6.3.1 经济性分析的必要性及方法
• 6.3.2 保温材料经济保温厚度的计算
• 6.3.3 围护结构节能投资造价分析
• 6.4 本章小结
• 7 结论与进一步完善的方向
• 7.1 主要结论
• 7.2 进一步完善的方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录