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北京地区建筑能耗分析与遮阳制品优化选择

作　者: 刘甜甜
导　师: 孙诗兵
学　校: 北京工业大学
专　业: 材料学
关键词: 建筑遮阳遮阳系数总节能率
分类号: TU226
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

北京市夏季平均气温高达30.2℃,公共建筑中商场、写字楼星级酒店的空调用电分别占到50%,37%,43%,居住建筑百户空调保有量由2001年35.8台增加到2006年87.8台,空调是建筑第二大能耗,建筑遮阳是节约空调用电量和提高室内舒适度的有效措施。研究旨在选择适当的遮阳方式和遮阳制品,协调冬季阳光得热节能和夏季遮阳节能,取得优化的总体节能效果,为北京市遮阳建材制品应用提供依据。本文分别以公共建筑和居住建筑为对象,采用玻璃本体遮阳和外遮阳两种主要方式,以冬季阳光得热节能和夏季遮阳节能的综合节能率为评价方法,运用DeST模拟计算方法,分析了不同朝向、不同遮阳系数对综合节能率的影响规律,从而优化玻璃遮阳和外遮阳建材制品的选择,优化制品的性能设计。对普通中空玻璃、遮阳型中空玻璃、高透型中空玻璃、复合真空遮阳型玻璃和复合真空高透型玻璃研究表明,居住建筑优化组合的玻璃选型是东西向遮阳型玻璃,南北向高透型玻璃,以各朝向均为普通中空玻璃为对比,优化中空玻璃组合可以达到4.0%的总节能率,相应的复合真空玻璃可达到最高的总节能率8.5%;窗墙比为0.7的公共建筑优化组合的玻璃选型是南向、东向、西向为遮阳型玻璃,北向为高透型玻璃,优化中空玻璃组合可以获得的总节能率为24.9%,相应的复合真空玻璃可达到最高的总节能率31.2%。对建筑外遮阳的研究表明,居住建筑各朝向随着遮阳系数由0.8减小到0.3,南向活动式遮阳节能率明显提高,达到5.8%。但东西向遮阳效果不明显,这主要是因为东西向建筑面积较小,但对居住环境舒适度有极大提高。北京地区选择活动式遮阳可以达到较好的遮阳效果,优选的遮阳制品有卷帘、织物、百叶帘等;公共建筑各朝向随着遮阳系数由0.7减小到0.2,南北东西朝向总能耗分别减少9%、5%、8%、7%,活动式遮阳的节能率远高于固定式遮阳,南北东西朝向分别为16%、7%、12%、11%。由于公共建筑多为高层建筑,抗风压性能强的机翼型遮阳和格栅遮阳制品为大型公共建筑的首选;同时,对公共建筑固定式水平机翼遮阳的模拟结果显示南向板宽的合适尺寸为255mm,北向为155mm,从各朝向总的节能率来说,水平遮阳在南向效果比较明显,北向次之,东西两向则效果不是很好,对于东西向的遮阳建议采用活动式遮阳。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第1章绪论  10-18
  1.1 北京市建筑节能面临的问题  10-11
  1.2 建筑遮阳材料及制品发展状况  11-14
    1.2.1 国内外建筑遮阳材料的发展状况  12
    1.2.2 国内外建筑遮阳制品的应用及发展情况  12-14
  1.3 建筑遮阳材料及制品的应用节能性评价  14-16
    1.3.1 国内外研究现状  14-15
    1.3.2 本课题的评估方法  15
    1.3.3 能耗模拟软件DeST 简介  15-16
  1.4 课题研究的内容及目的  16-17
    1.4.1 课题研究内容  16-17
    1.4.2 课题研究的预期效果及目的  17
  1.5 本章小结  17-18
第2章建筑遮阳制品性能及节能性评价方法  18-30
  2.1 建筑门窗的热量传递与节能  18-24
    2.1.1 建筑门窗的热量传递方式  18-19
    2.1.2 太阳辐射的能谱组成与玻璃的透光率  19-22
    2.1.3 光学性能参数介绍  22-24
  2.2 建筑遮阳类型选择  24-27
    2.2.1 建筑遮阳的分类及基本形式  24-25
    2.2.2 建筑遮阳的效果分析及类型选择  25-27
  2.3 模拟计算方法及节能性评价  27-29
    2.3.1 模拟计算方法  27-28
    2.3.2 节能性评价  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章不同类型玻璃窗能耗分析及其优化选择  30-50
  3.1 不同类型玻璃窗参数的确定  30-37
    3.1.1 玻璃窗的选择  30-31
    3.1.2 玻璃窗遮阳系数及传热系数的计算方法  31-35
    3.1.3 玻璃窗光学与热工参数的计算条件  35-36
    3.1.4 玻璃窗参数计算结果  36-37
  3.2 居住建筑不同类型玻璃窗能耗分析及其优化选择  37-43
    3.2.1 居住建筑几何构型及参数设置  38-39
    3.2.2 居住建筑模拟数据结果  39-41
    3.2.3 居住建筑模拟计算结果分析  41-43
  3.3 公共建筑不同类型玻璃窗户能耗分析及其优化选择  43-48
    3.3.1 公共建筑几何构型及参数设置  43-45
    3.3.2 公共建筑模拟数据处理及分析  45-48
  3.4 本章小结  48-50
第4章建筑外遮阳能耗分析及其制品优化选择  50-72
  4.1 建筑外遮阳参数计算  50-53
    4.1.1 卷帘遮阳遮阳系数简化计算  50
    4.1.2 水平和竖直遮阳板与百叶帘等的遮阳系数简化计算  50-52
    4.1.3 透光遮阳材料制品遮阳系数计算  52-53
    4.1.4 综合遮阳系数计算  53
  4.2 居住建筑外遮阳能耗分析及制品优化选择  53-58
    4.2.1 居住建筑外遮阳模拟结果  53-54
    4.2.2 居住建筑模拟结果分析  54-56
    4.2.3 居住建筑外遮阳制品推荐  56-58
  4.3 公共建筑外遮阳能耗分析及其制品优化选择  58-65
    4.3.1 公共建筑外遮阳模拟结果  58-60
    4.3.2 公共建筑模拟结果分析  60-64
    4.3.3 公共建筑外遮阳制品推荐  64-65
  4.4 机翼型遮阳板板宽的优化模拟计算  65-69
    4.4.1 机翼型遮阳板尺寸模拟结果  65-67
    4.4.2 机翼型遮阳尺寸模拟结果分析  67-69
  4.5 本章小结  69-72
结论  72-74
参考文献  74-78
攻读硕士学位期间发表的学术论文  78-80
致谢  80

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