广州地区玻璃遮阳影响建筑空调能耗的机理研究

对广州地区某办公建筑的逐时空调负荷进行了模拟计算,研究了玻璃遮阳性能对建筑空调能耗的影响机理.结果表明:通过减小玻璃近红外透射率可有效降低玻璃遮阳系数和空调能耗而不影响建筑自然采光.以3 mm白玻对应的建筑能耗作为基准能耗,当采用可见光透射率为0.6、近红外透射率分别为0.8和0.2的玻璃时,其空调平均节能率分别为6%和18%;当采用近红外透射率为0的理想玻璃,其空调平均节能率可达24%.文章对玻璃遮阳性能影响建筑能耗机理的研究结果可为建筑玻璃性能优化和建筑空调节能设计提供理论指导.     

北方乡村住宅节能与热舒适的形体参数多目标优化设计

为进一步降低北方乡村住宅采暖能耗、改善室内热舒适,依托Rhino-Grasshopper可视化编程平台,构建北方乡村住宅形体参数多目标优化设计框架.结合天津乡村实地调研数据,对北方乡村住宅规划和单体层面的9项形体参数进行了多目标优化,应用TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution )综合评价法对帕累托解集进一步筛选,得到L型及U型乡村住宅形体参数最终设计方案.结果显示:优化后的L型乡村住宅采暖能耗及热舒适表现均优于U型;L型、U型乡村住宅形体优化方案在基准建筑基础上分别节约采暖能耗16.6%~18.0%,16.3%~26.4%,室内热舒适改善16.5%~17.5%,2.1%~19.0%.     

基于人工神经网络的建筑多目标预测模型

为得出一种能快够速且准确预测建筑能耗和室内热舒适状况的方法,提出应用人工神经网络来预测建筑能耗和室内热舒适状况的方法,并通过遗传优化算法对神经网络的连接权进行优化;其次,对影响建筑能耗和室内热舒适状况的主要因素进行分析,并针对这些主要因素建立基于GA-BP网络的建筑能耗和室内热舒适状况的预测模型;结合EnergyPlus模型计算所得出的144组样本数据,训练和测试所建立的住宅建筑能耗和室内热舒适状况的GA-BP网络模型,测试结果表明该模型有较高的预测精度.该预测方法的建立使建筑师在设计阶段能够简单且准确地获得设计建筑的能耗和室内舒适状况,从而使设计向着有利于建筑节能和改善室内热环境的方向发展.     

应用灰色关联改进TOPSIS法的双层光伏外窗建筑采光与能耗性能评价

为更好地评价双层光伏外窗建筑的采光与能耗性能,应用灰色关联改进TOPSIS法建立双层光伏外窗建筑采光与能耗的评价模型.以最小相对贴近度为评价标准,对不同的双层光伏外窗建筑设计方案进行优化.结果表明:所建立的模型可以较好地评价双层光伏外窗建筑的采光与能耗性能;由于双层光伏外窗建筑的采光质量与能耗性能存在差异,应同时从采光与能耗性能角度进行全面评价,并进行整体性优化.     

湘西地区冬季住宅热环境与老年人热舒适研究

为研究湘西农村地区冬季住宅热环境与老年人热舒适,2018年1月对当地50户住宅与65岁以上老年人进行测试与问卷调查.结果表明,冬季该地区住宅室内温度低,客厅、卧室与厕所的平均温度分别为8.3℃、8.5℃与7.1℃;不同建筑类型中,吊脚楼、木结构瓦房、砖墙建筑室内平均温度依次升高;室内早晚平均温度分别为7.5℃和8.5℃;分别有约70%与40%的老人有冷感觉,在厕所时产生冷感觉的老人比例最高.当地居民冬季热适应行为主要为增加衣物和使用火桶取暖,老年人冬季服装平均热阻为1.60 clo,作为局部加热装置,火桶对室内整体热环境的改善效果不明显,但对老年人热舒适改善效果明显.利用适应性平均热感觉指标(APMV)模型计算得到该地区老年人冬季对热环境的自适应系数λ=-0.26,舒适区温度范围为16.7～27.1℃.     

变风量空调系统控制优化方法研究

提出了“总风量-阀位控制法”和“最大负荷率-最小风量法”分别优化变风量空调系统送风静压和送风温度,并应用到一座实际建筑的变风量空调系统中.建立了变风量空调风系统模型,利用TRNSYS对大楼典型层风系统进行模拟,用实测数据验证模型正确性,模拟分析了典型日变风量系统优化前后的风机能耗.模拟结果表明,与定静压定送风温度的原控制方法相比,优化控制能节约风机能耗,在部分负荷下效果尤为明显,冬季和过渡季试验日的节能率分别为19.38%和15.58%.对2种控制方法下的全年能耗和室内热舒适性进行了试验对比测试,结果表明,全年的节能率为7.16%,而且室内热舒适性得到显著提高.     

寒冷地区农宅地基节能改造

目的为减小由地基传热导致的热损失,提升房间整体热工性,研究寒冷地区农宅地基传热对住宅建筑能耗的影响,优化农宅地基节能改造.方法选择东北地区的农宅进行实验,测试农宅室内外温度和地面下方土壤温度,分析地基的传热过程;利用计算流体力学软件对地基模型的传热过程进行数值模拟,得到地基的温度场分布,分析设置不同厚度的保温层的地基传热过程,并对不同方案的模拟结果进行对比,得出最优方案.结果寒冷地区农村住宅建筑的地基改造可有效减少建筑能耗,当地基外表面敷设保温层为60 mm的苯板时其保温效果和经济性最好,室内地面和墙角相比于不加保温层温度分别增加0.712℃和3.519℃.结论地基的传热过程对室内热舒适性影响较大,在地基外表面设置保温层可有效提高室内墙角温度和室内地面温度,从而减少农宅建筑能耗.     

基于个人舒适系统杭州住宅冬季热舒适与能耗

为揭示该地区个人舒适系统(PCS)作用下的居民冬季热舒适特征和供暖能耗需求,以杭州市为对象,采用问卷调研和入户现场实测的方式得出冬季住宅开窗、遮阳、使用空调和PCS等典型热环境组合调节模式以及典型供暖模式和居民活动状态组合下的热舒适特征;在此基础上模拟得到冬季室内热舒适和供暖能耗特征。结果表明,冬季“无设备+静坐”“、空调+静坐”“、PCS+静坐”“、无设备+家务劳动”“、空调+家务劳动”、“PCS+家务劳动”等6种工况下的冬季中性温度分别是17.3、18.8、16.4、15.7、15.7、13.9℃,舒适温度区间分别是14.3～20.3℃、17.1～20.5℃、14.4～18.4℃、13.7～17.8℃、13.3～18.1℃、11.0～16.9℃。冬季室内热舒适水平受热环境调节模式影响较大,客厅在室舒适时间占比在43.74%～80.21%之间,卧室在室舒适时间占比均为70%以上。使用空调与PCS供暖时,典型建筑在冬初冬末的供暖能耗强度是1.28 kWh·m^-2,在严冬的供暖能耗强度是13.06 kWh·m^-2。     

住宅建筑自然通风对室内热环境的影响

针对自然通风对住宅室内热环境的影响,选取室内热环境状况较为恶劣、风资源贫乏的重庆市住宅为例,通过i d图分析了自然通风在改善住宅建筑热环境,提高人体热舒适的可行性;并通过对典型居民住宅的现场实测数据,进行了室内平均预测投票预测不满意百分比热舒适评价。研究结果表明:即使在风资源贫乏的城市,住宅建筑良好的自然通风既能大量地节约建筑能耗,也能够极大地改善室内热环境,尤其是过渡季节及夏季阴雨天气。     

辽南地区农村住宅优化设计

面向辽宁南部地区农村住宅,对住宅围护结构热工性能、冬季室内热环境等方面展开实地调研,提出基于自然室温的农村住宅优化设计方法,并基于正交试验设计通过数值模拟分析研究围护结构各参数、平面布局、住宅体型对室内温度的影响.结果表明:南向窗墙比是影响室内温度的主要因素,南向窗户尺寸是农村住宅优化设计的重点.依据获得的各参数最佳组合,提出一套适用于辽宁南部地区的优化住宅,为该地区新农村建设提供理论指导.     

新疆寒冷地区外窗对住宅能耗的影响

外窗性能在节能方面具有至关重要的作用,但对新疆寒冷地区的相关研究较少,外窗对能耗影响因素的模拟研究很有必要性,能为完善建筑设计、建筑节能提供数据基础。本文以和田地区某典型多层住宅建筑为研究对象,采用Sketch Up建立建筑模型,运用Energy Plus模拟研究外窗对住宅能耗的影响,分别从窗墙比、玻璃材料、窗框材料方面对比分析了住宅建筑能耗的变化趋势,得出新疆寒冷地区住宅建筑外窗的最佳设计方案。研究结果表明:在保证采光和通风的条件下尽量减小北向窗墙比,并且使其小于0.4,南向窗墙比可以适当增大,但不大于0.6;当南向窗墙比为0.5时建筑能耗最小;玻璃材质选择其中一层为Low-E的双层玻璃时节能效果最佳,且此时南向窗墙比可增至0.6;窗框材质选择塑钢时,整个建筑能耗最小。     

锦州地区农村住宅现状及节能情况分析

针对农村住宅建设量增加、能源消耗量迅速增长,农村住宅节能成为建筑节能整体工作重点这一问题,探求农村住宅的节能现状及存在问题,通过对锦州地区农村住宅现状及其节能情况的调研,获得了相应的统计及实测数据,并对统计数据进行了深入分析及总结。结果表明:锦州地区农村住宅在节能方面存在体型系数过大、外围护结构保温性能差、冬季采暖能耗大、室内热舒适性差等弊端。这为今后的节能分析和改造设计提供依据,并强调了新农村住宅节能设计和研究应因地制宜。     

内蒙古西部超低能耗草原民居相变墙体调温节能性研究

内蒙古西部草原民居冬季室内热环境质量普遍较差,采暖能耗高,而相变材料具有优异的热工特性。探索研究在外墙中加入石蜡基相变材料改善草原民居冬季室内热舒适性和降低采暖能耗的可行性,分析在临河地区冬季典型气象条件下,墙体材质、相变材料层厚度、对流换热系数和相变潜热对内壁面温度响应和节能性的影响。结果表明:不同墙体材质的导热系数影响墙体热性能,随着导热系数减小,温度衰减倍数增加,内壁面热稳定性提升;随着相变层厚度的增加,墙体保温性能不断增强;墙体内壁面温度波幅随对流换热系数的增大而增加;随着相变潜热的增大,对提升冬季室内热环境和减少采暖能耗方面有一定作用,但其效果有限。研究结果为内蒙古西部草原民居非透明围护结构的节能设计提供参考依据。     

深埋防护工程区划及热舒适模型

为了更好地指导深埋防护的热工设计,通过对影响防护工程热工和热舒适特性相关因素的分析,计算了全国151个主要城市的热工分区指标值,建立了寒冷、干燥、潮湿、热湿4个深埋防护工程的热工区划;基于热工分区和热舒适适应性模型理论,提出了适用于防护工程的热舒适模型。基于热舒适模型, 减小了设计温度与室外空气温度、地温的差值,有利于降低采暖和制冷能耗。通过对典型城市的应用分析表明,采用热舒适模型,新风能耗节能率为6%,围护结构节能率在寒冷地区为20%,具有较好的节能效果。     

高大空间热分层实测和自然通风潜力分析

在自然通风建筑中,垂直方向上温度分布影响着热压通风。现对南京某单体大空间自然通风建筑垂直方向上温度进行实测,得出在九月份垂直温度呈线性变化,梯度在0.1~0.24℃/m范围内。将温度分层结合已有的热压模型,通过CFD模拟验证模型准确性,用Matlab计算分析建筑上下开口比Rab、室内热源q和垂直温度系数α对室内温度和自然通风量的影响,发现室内温度随着建筑上下开口比Rab和室内热源q的增大而增大,随着垂直温度系数α的增大而减小;建筑的自然通风量受室外温度影响较小,随着上下开口比Rab、室内热源q和垂直温度系数α的减小而减小。计算某高大空间在南京、重庆和广州各月的热压通风量和室内温度,结合热舒适模型确定满足基准通风量和热舒适要求的可利用上下开口比Rab范围和各月热舒适时数。结果表明:广州利用自然通风达到热舒适的时数最多,可利用的上下开口比Rab为1~9,室内热舒适时数占各月总时数的比例为35%~70%。     

夏热冬冷地区住宅能耗计算方法及程序实现

研究的主要目的是提出一种适合于建筑设计人员的，简便适用的住宅能耗的计算方法（特别是对于夏热冬冷地区的住宅设计），以便设计人员在住宅方案设计阶段即可对方安进行能耗分析和节能优化调整，通过理论分析和公式推导，我们发现：在一定的前提条件下，夏季住宅动态传热过程中热量传递计算的方法可以简化为类似于冬季稳态传热计算方法，另外，本文还详细介绍了影响住宅能耗的重要因素－太阳辐射得热量的计算方法，较之《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》中推荐的计算方法（修正系数法）更为准确，适用范围更广，本文还介绍了基于所提出的计算方法的建筑能耗分析与优化软件BeCaSoft.     

不同气候区遮阳控制策略的节能与舒适度优化

遮阳设计是影响建筑能耗及室内光热舒适度的重要原因之一,开启遮阳系统可以减少太阳辐射,降低夏季制冷能耗,减少眩光问题,但同时会导致更高的照明能耗及冬季的供暖能耗.为研究中国寒冷地区和夏热冬暖地区酒店建筑典型遮阳控制策略的节能潜力和环境舒适度,采用Comfen软件模拟量化不同气候区下3种遮阳形式及10种控制策略对能耗及舒适度的影响规律,通过制冷、供热、照明能耗和总能耗、光、热舒适度以及综合优化指数来评估其性能.模拟结果表明:遮阳控制策略会影响建筑能耗和室内舒适度,根据不同优化目标给出其对应的最优控制策略,两气候区对遮阳策略与设计的选择也有所不同,通过分析其差异,为遮阳系统设计提供参考建议.     

天水地区乡村居住建筑热环境调查与优化

为了解乡村民居冬季室内热环境现状,改善乡村居住建筑冬季室内热环境舒适性和节能性,现选取甘肃天水市街亭镇典型乡村民居作为研究对象,对当地现有民居冬季各功能房间室内温湿度、室外温度以及日太阳辐射量进行逐时测量。根据对建筑环境参数,目标建筑空间结构与功能的综合分析,发现当地典型民居存在空间设计不合理、构造措施简陋、用能方式单一等缺陷,室内热环境的舒适性仍达不到规范要求。结合当地冬季寒冷,阳光充足气候特点,考虑到偏远地区经济发展的局限性,从建筑空间设计、围护结构和太阳能资源利用等3方面提出建筑节能优化方案,以满足典型寒冷地区乡村民居热舒适性、经济性、节能性的指标。基于改进的建筑节能改造与优化方案,通过建筑模拟软件Ecotect建立建筑热工分析模型,利用计算机虚拟仿真手段对新方案建筑的热工性能进行模拟分析,评价各项节能设计的效果。结果表明,通过对乡村民居热环境参数的调查与分析,发现在乡村新建与改造建筑设计方案中,立足于当地的气候条件与自然资源,合理设置建筑空间分隔、提高围护结构防寒与保温性能以及增设附加式阳光间门厅以提高建筑被动式得热能力等措施,可有效改善寒冷地区典型乡村民居建筑冬季室内热环境。     

节能立面开口设计的综合模拟方法

针对建筑外立面开口形式设计的分析需要,探讨了适合方案阶段建筑围护结构优化的采光、传热及自然通风综合分析方法.通过采用设计案例分析的方法,对现有采光及自然通风模型的模拟性能(精度、速度、建模难度)进行了比较.结果表明,采光系数模型以及空气流动网络模型比较适合于方案阶段的采光及自然通风综合分析;在反映开口设计形式变化的影响规律方面,相比目前应用广泛的Radiance采光模型以及CFD(computational fluid dynamics)软件通风模型,Energyplus模型计算的采光量、通风量及能耗误差均在10%以内.此外,在利用空气流动网络模型进行自然通风计算时,需要采用非均匀风压系数边界条件以准确反映开口位置变化的影响.     

秦巴山地建筑被动式通风优化设计

提高建筑室内热环境和减少建筑能耗是实现可持续发展的主要途径.通过对秦巴山地典型建筑夏季室内热环境进行实地测试,发现测试建筑室内热环境恶劣.为改善室内热舒适性,因地制宜地提出对典型建筑加设太阳能烟囱和改变房间开口特性进行优化设计.利用ANSYS.CFX三维软件,建立典型建筑及优化建筑的数值模型,结果显示典型建筑室内气流的速度和范围较小,大多数区域处于无风状态.而优化后的建筑,沿进深方向室内风速有显著的提高.同时,太阳能烟囱有利于冬季保温,这对被动式通风技术在秦巴山区建筑中的推广起到积极作用.