被动房住宅围护结构节能设计关键参数研究——以寒冷地区天津市为例

寒冷地区住宅围护结构节能设计参数中的外围护结构保温层厚度、外窗传热系数、窗墙比等是住宅运行能耗主要影响因素,针对节能设计参数的分析与优化是实现超低能耗这一目标的关键。文章以寒冷地区天津市气候特征为基础,采用了多重能耗影响因素单一变量下的住宅能耗仿真计算方法,分析了设计阶段外围护结构节能设计关键参数对住宅运行能耗影响程度,以此确定了被动房住宅围护结构节能设计关键参数值,结果表明:非透明围护结构中的外墙传热系数K为0.14 W/(m2·K),屋面传热系数为0.145 W/(m2·K);透明围护结构传热系数南、北向均为0.78 W/(m2·K),东、西向均为1.0 W/(m2·K),太阳得热系数SHGC值均不小于0.474;窗墙比在选用上述围护结构的前提下,南向为0.7~0.8,东、西、北向按照GB 50033—2013《建筑采光设计标准》对窗地比要求最小值设定。     

我国零能耗建筑研究与发展综述

零能耗建筑是缓解能源紧张和解决社会经济发展与能源供应不足的有效措施,可有效减少温室气体的排放.通过梳理文献介绍我国不同气候区零能耗建筑围护结构的节能设计,主要包括外墙、外窗和屋顶的节能设计,并通过案例分析研究不同气候区零能耗建筑围护结构设计参数对建筑能耗的影响.结果表明:在严寒和寒冷地区,窗墙比对建筑能耗的贡献率较大;在夏热冬冷地区,围护结构的保温系统应优先考虑;对于夏热冬暖地区,提高外墙的传热系数对建筑节能的意义不大.针对零能耗建筑围护结构节能技术难题提出相关建议,并对今后我国零能耗建筑的发展进行展望.     

夏热冬冷地区既有办公建筑围护结构节能改造措施优化

夏热冬冷地区既有建筑围护结构节能改造不同于严寒或寒冷地区,改造方案需结合气候特点,因地制宜。采用DeST-C模拟软件,分析南京某栋办公楼围护结构节能改造方案对能耗的影响,以及不同改造方案增量成本,提出夏热冬冷地区既有办公建筑围护结构节能改造的优化措施:改造屋顶,增设挤塑聚苯板保温层使其传热系数不小于0.4 W/(m~2·K),或对屋顶进行绿化;改造窗户,增设3~4片铝合金百叶外遮阳,将窗户更换为断热铝合金太阳得热系数低的Low-E中空玻璃窗;对于传热系数较小的墙体不适宜增设保温层和喷涂隔热涂料。     

居住建筑外窗节能设计研究

建筑外窗能耗约占建筑能耗的一半以上,是做好建筑节能设计的重要部位。文章以建筑围护结构外窗为研究对象,按照皖西地区夏热冬冷的气候特征,应用THERM、WINDOW软件创建外窗节能模型,通过给定外窗不同参数,得出各参数对节能效果的影响,分析总结出皖西地区外窗节能措施,给出外窗节能设计方法。研究结论也为其它夏热冬冷地区外窗节能设计提供参考。     

夏热冬冷地区住宅建筑节能改造技术研究

为解决夏热冬冷地区既有住宅建筑能耗较大问题,对本地区气候特征、现有围护结构热工性能进行了测试分析和研究,提供了夏热冬冷地区既有住宅建筑节能改造技术措施,为解决夏热冬冷地区住宅节能改造技术提供了重要依据.     

西北农村住宅建筑热工性能及节能策略分析

针对西北地区农村住宅建筑,以问卷调查方法对建筑形态、围护结构构造形式进行调查统计,对建筑体形系数、窗墙比、外围护结构热工性能和建筑能耗进行分析,提出了适宜于西北农村住宅建筑节能及采暖策略.研究结果表明:建筑平均体形系数约为0.9;南、东、西和北向窗墙比平均值约为0.17、0.14、0.14和0.12;外墙、屋顶、外窗、外门、周边及非周边地面传热系数分别约为1.98、2.52、4.74、4.65、0.34和0.08 W/(m2·K).住宅建筑外墙耗热量较大,约占建筑总耗热量51%,其次为屋顶,约占33%.住宅建筑节能和采暖可采用外围护结构保温、主被动太阳能和辅助热源采暖相结合的策略,节能策略以提高外围护结构保温性能为主,尤其是外墙和屋顶.     

夏热冬冷湿润气候下绿化屋面对建筑环境影响的研究

绿化屋面是一种被动式建筑技术,通过提高建筑屋面对太阳辐射的反照率,以及附加的种植基质保温性能,实现减缓热岛效应、降低建筑能耗的作用。结合夏热冬冷湿润地区气候特点,使用温度实测、软件能耗模拟的方法,分析绿化屋面对建筑内部及外部环境的影响。通过对南京1个办公建筑屋面温度实测显示,夏季晴朗日间应用绿化的建筑屋面外表面比裸露屋面温度平均低约16 ℃。通过EnergyPlus模拟,有保温屋面增加绿化屋面后,其顶层全年能耗降低了2.6 kWh/m 2,无保温屋面增加绿化屋面后,其顶层全年能耗降低了14.1 kWh/m 2;通过Airpak对一个居住区的室外环境模拟,在应用屋顶绿化后,其室外环境温度可降低约0.2 ℃。     

夏热冬冷地区城镇建筑物被动受损调查分析

夏热冬冷地区气候变化剧烈,建筑围护结构长期暴露在恶劣气候环境下,建筑物被动受损严重。通过对该地区部分城镇建筑物进行实地随机问卷调查,在统计分析的基础上,总结出该地区建筑物被动受损主要现象,建筑围护结构使用不同材料的受损程度。分析表明：建筑物朝向不同被动受损程度相差较大;外墙无保温建筑严重受损;外墙外保温层开裂、墙体渗漏等受损不容忽视;屋面多层架空隔热方法有效减少顶层围护结构受损;外门窗构造对建筑受损影响较大;室内通风有效性对遏制墙体产生霉变、降低霉变程度有不可忽略影响。文章对降低该地区建筑物被动受损,构建新型围护结构,优化围护结构节能保温策略提供依据。     

公共建筑围护结构对建筑能耗的影响分析

以武汉地区某拟建公共建筑为研究对象,应用能耗模拟软件DeST-c,分别模拟分析了不同热工性能的外墙、屋面、外窗以及围护结构整体对建筑能耗的影响。分析得到围护结构热工性能对建筑冷热负荷的不同影响,以及围护结构单体与整体的节能潜力。     

未来气候变化下超低能耗建筑多目标优化

在全球气候变暖的背景下,探究未来气候条件下超低能耗建筑围护结构的最优设计参数,对建筑节能和热舒适度的提高具有重要意义。文章构建了成都地区的典型办公建筑,生成了2030、2040、2050和2060年的逐时气象数据,以围护结构参数为决策变量,并以建筑能耗和热舒适度为目标函数,利用非支配排序遗传算法进行多目标优化,得到未来气候条件下各围护结构参数的最优解。结果表明：外窗传热系数、窗墙比、外窗太阳能得热系数的最优解分别为1.0 W/(m²·K)、0.7、0.5,而外墙传热系数的最优解在2050年为0.26 W/(m²·K),其余年份为0.15 W/(m²·K);屋面传热系数的最优解分别为0.22、0.15、0.15和0.2 W/(m²·K);与初始工况相比,未来4个年份的建筑能耗分别降低了1.05%、2.03%、0.40%和1.40%,不舒适时间百分比分别降低了9.73%、12.35%、7.75%和7.76%。     

夏热冬冷地区外窗传热系数对建筑能耗的影响

使用清华大学开发的建筑能耗模拟软件DeST-h,对宁波地区一幢典型居住建筑的能耗随各向窗户传热系数的变化规律进行了模拟分析。分析表明:各向外窗传热系数变化对采暖能耗有较大影响,对空调能耗影响不大,通过降低传热系数的方法很难减少夏季空调负荷;南向窗户传热系数对建筑能耗的影响最大,北向次之,东、西向最小;南、北向外窗传热系数从4.7降到3.2节能投资性价比最高。并且分析了外窗传热系数降低引起空调能耗增加的原因。研究结果对夏热冬冷地区其他城市也具有参考意义。     

基于室内热环境改善的湘北民居被动式 建筑设计策略研究

通过对湘北地区某乡村砖混结构民居的围护结构特点以及室内热环境状况进行调研,发现该类建筑存在围护结构热工性能差、建筑能耗高、室内热环境质量低等问题。针对上述问题,结合夏热冬冷地区的地域气候特点,提出了合理选择建筑朝向、改善围护结构热工性能、控制窗墙比以及自然通风等适应性的被动式建筑设计优化方案,利用Ecotect软件分析了上述优化策略对室内热环境改善的影响。通过正交试验方法设计试验方案,并计算分析了9组方案在全年典型日的P M V值,得到湘北民居最优设计方案。     

南方建筑非透明围护结构热工与节能设计

如何兼顾冬夏两季建筑供暖空调负荷和能耗,保证室内热环境质量,确定最适宜的热工特性,是长期困扰中国南方建筑围护结构热工与节能设计的难点。通过对夏热冬冷和夏热冬暖地区建筑在采暖、空调与自然通风条件下动态热过程的分析,研究了这一地区围护结构热特性与能耗的制约关系,以及对室内热环境与建筑热稳定性的作用机理。在兼顾冬季保温与夏季隔热的情况下,将建筑全年能耗作为控制目标,从室内热环境质量、节能效果、围护结构的安全性、可靠性、经济性和实用性等角度评价目前所采用的围护结构节能技术存在的问题,提出一种适宜南方气候的建筑围护结构热特性指标及构造形式。     

夏热冬冷地区混凝土保温砌块建筑研究与应用

对夏热冬冷地区混凝土复合保温砌块用于屋面和外围护墙中的保温隔热效果进行了分析,结果表明该复合保温砌块围护结构各项热工性能指标均符合地方节能标准,能有效提高室内舒适度,节能效果显著.     

基于最大信息系数法的建筑冷负荷影响因素识别

以杭州地区典型住宅户型为例,利用建筑能耗模拟分析软件DeST-h得到住宅全年冷负荷,并根据最大信息系数法(Maximal information coefficient, MIC)确定外墙传热系数、外窗传热系数、窗墙比、设定温度、相对湿度以及换气次数对建筑全年冷负荷的影响程度。通过方差分析法验证了利用最大信息系数法识别建筑能耗关键影响因素的可行性。计算结果表明:窗墙比对建筑冷负荷的影响程度最大,最大信息系数法识别出对建筑冷负荷的影响程度为窗墙比>相对湿度>外窗传热系数>外墙传热系数>换气次数>设定温度,与方差分析的结果完全一致。     

夏热冬冷地区居住建筑外围护结构节能技术探讨

建筑节能对我国的节能减排工作具有重要意义,建筑外围护结构节能是建筑节能的重要组成部分.针对夏热冬冷地区的气候特点,论述了居住建筑墙体、屋面、门窗等各外围护结构的节能技术措施.     

无辅助热源被动式太阳房热工设计

我国长城以南、长江以北及西部大部分地区属于一个特殊的气候区，主要特征是冬季最冷月室外平均气温在－１０～５℃范围内，多数冬季太阳辐射资源丰富。然而广大乡村区域住房热工质量很差。多年来政府与科技人员提出过许多改善措施，被动式太阳房是最有发展前途的一种。本论文提出在广大乡村区域推广被动式太阳房应以无辅助能耗为被动式太阳房的设计基础、文中给出了无辅助热源被动式太阳房的热工计算方法和设计步骤、不同地区能否建造无辅助采暖能耗被动式太阳房的判据以及典型地区外围护结构传热系数推荐值。     

寒冷地区建筑负荷对围护结构热工参数的敏感性分析

为研究建筑围护结构属性对同一热工分区不同城市节能建筑负荷影响的敏感性,以同属于寒冷地区的兰州和郑州为研究目标所在城市,在节能65％的前提下将4种外墙、3种外窗和4种窗墙比进行组合得到了48个可能的办公建筑围护结构计算房间。分别计算了这些房间的冷负荷、热负荷和全年总负荷并分析了各热工参数对负荷的影响。通过与基准房间负荷对比,获得了具有不同热工性能的计算房间的节能率及最优的办公建筑围护结构。     

洞庭湖区新农村住宅外围护结构节能措施研究

目前洞庭湖区的农村住宅基本没有进行节能设计,热工性能差,能耗大.夏热冬冷的洞庭湖区,建筑节能设计既要考虑夏季隔热,又要考虑冬季保温.根据湖区地理气候、施工技术、经济条件等,对农村住宅的墙体、屋面、窗户的热工性能进行了研究,并探讨了外围护结构的几种设计方案和构造要点,可为洞庭湖区节能农宅建设提供一定参考.     

围合式公共建筑围护结构的节能特点和节能潜力分析

为了研究公共建筑的围护结构在各气候区的节能特点和节能潜力,以一栋典型的围合式建筑为研究对象,根据相关标准规范,通过EnergyPlus分别模拟分析办公、学校、酒店三种公共建筑类型的单项围护结构在各气候区代表城市中的节能特点和节能潜力.结果表明,提高外墙和屋面热工性能,冬季节能效果较好,屋面在夏季节能效果甚微,外墙在夏季基本不节能;提高外窗热工性能,冬夏两季均有较好的节能效果.不同类型公共建筑的围护结构,在各代表城市中的节能潜力不同,基于此得出不同的节能潜力排序.