依托双师型教师提高建筑学本科生设计实践能力的教学改革探索

针对建筑学本科生设计实践能力不足这一现状,中国矿业大学建筑学专业教改课题组通过对国内外建筑学教学历史及现状的追溯和总结,在对比归纳不同教学模式的基础上,结合学校的现实状况,提出依托双师型教师提高建筑学本科生设计实践能力的教学改革方案和相关措施,以期对建筑学本科教学改革有所助益。     

济南地区商业建筑节能改造及光伏应用潜力研究

通过对济南某商业建筑照明、空调、电梯等设备的能耗调研,提出了针对性的节能改造措施。改造后商业建筑全年用电量节约2 293 MW·h,其中照明年节电率达24.6%,空调年节电率达7.2%,电梯年节电率达62.1%。同时,利用PVSYST软件对商业建筑屋顶的光伏利用潜力进行了分析。结果表明水平和最佳倾斜角度两种铺设方式下屋顶光伏阵列的年发电量分别为742.7 MW·h和487.6 MW·h,水平铺设的光伏阵列年发电量比最佳倾斜角铺设阵列年发电量多255.1 MW·h,但需多安装光伏组件976块,对应的安装功率多283 k W。     

建筑围护结构节能技术应用的经济评价——以河南省某居住建筑为例

围护结构热工性能的改善对降低建筑能耗有显著的作用。运用PKPM软件对河南省某居住建筑进行能耗模拟,通过建筑优化前后的能耗对比,分析了围护结构不同部位对建筑热工性能的影响程度,运用围护结构节能措施后,节能率达到69.6%。根据净现值、动态投资回收期、内部收益率等指标的分析,评价了围护结构节能技术的可行性和经济效益,并采用敏感性分析方法评价了围护结构不同部位节能投资变化对动态投资回收期及内部收益率的影响以及方案抗风险性能。     

郑州地区高层住宅节能优化量化研究

寒冷地区居住建筑供暖能耗占建筑总能耗很大比例,降低供暖能耗是实现建筑节能的关键之一。以郑州地区高层住宅为例,从与供暖能耗密切相关的体形系数、外围护结构热工性能和气密性三方面进行了优化设计,并利用建筑能耗模拟软件Design Builder对优化前后的供暖能耗进行了量化分析。结果表明通过体形系数、外围护结构和气密性的优化,建筑供暖能耗可分别降低2.29%、16.05%和15.14%;优化后供暖总能耗由257 917 k W·h降低至178 967 k W·h,单位供暖能耗由44.89 k W·h/m2降低至31.15 k W·h/m2,降低了30.60%。研究成果为我国寒冷地区高层住宅的节能设计提供了参考。     

基于数值模拟分析的高校图书馆阅览空间采光设计研究

良好的建筑采光设计应当适应当前社会能源背景,同时,符合绿色、可持续的建筑理念。针对当前部分新建高校图书馆阅览空间内采光不均匀、采光效率低等问题,利用Desktop Radiance软件对高校图书馆阅览空间的采光相关影响因素,如外窗的窗底标高、外墙厚度及外窗沿Z轴方向的数量等进行分析研究,提出高校图书馆适用的阅览空间采光设计策略。     

动态聚光建筑表皮设计与光热特性研究

在可持续设计思想主导的当下,建筑表皮逐步朝着生态、环境响应和动态可调的方向发展,尤其是能够产出能量的生态建筑表皮已经成为新的研究热点。太阳能资源丰富易得,聚光是新型高效的太阳能利用形式,将其应用到表皮构件中,会带来艺术表现、结构形式和能量特性的改变。针对目前国内外建筑与聚光光伏一体化集成(BICPV)研究和应用中存在的问题,本文提出聚光技术在建筑中集成应用的关键是要解决模块化设计、动态集成与光热特性等问题。本文以菲涅尔透镜为聚光器,设计出新型适用于建筑集成的高倍透射式聚光模块,并按照设计参数制作出实体模型对其进行电性能实验研究。以万向轴承为控制节点,设计完成新型双轴联动系统,实现了聚光组件与建筑的动态集成。利用光学分析软件TracePro对高倍透射式聚光模块在不同入射条件下的光学效率及建筑集成聚光组件的室内天然采光的影响率进行了量化研究。利用计算流体力学软件ANSYS-CFX对不同工况下聚光组件的热特性进行仿真模拟。对聚光模块的电性能实验研究结果表明其对直射光线综合聚光效率在65%左右,且在连续工作状态下具有稳定的电能输出。对聚光模块光学特性模拟的研究结果表明其对入射偏差在1°以内的直射光线具有良好的汇聚作用,光线接收效率保持在76.87%以上。以天津地区为例,晴天且聚光阵列处于工作状态对室内天然采光的影响率在9.13%～11.66%之间,非工作状态下影响率降至6.58%～8.36%之间,全阴天状况下影响率为5.97%。模拟结果表明,主动式通风可以有效降低工作状态下聚光组件的温度,从聚光模块底部入风的散热效果优于从侧面或顶部入风。聚光阵列集成在双层玻璃之间采用机械通风时,靠近入风口的模块散热效果最好;风速相同时,底部通风散热效果优于顶部。聚光阵列处于自然通风状态下,外部开敞式散热效果优于完全开敞式。风速较小时,增大风速会使聚光组件温度明显下降,超过3 m/s后,增大风速对聚光阵列散热效果提升不明显。本文的研究成果可为BICPV的相关研究和应用提供设计指导与数据基础