基于整體能量需求的方案階段建筑節(jié)能設(shè)計方法研究

【摘要】： 目前我國建筑節(jié)能設(shè)計領(lǐng)域仍然存在一些不足與缺憾。首先,過于關(guān)注空調(diào)采暖負(fù)荷而忽視建筑整體能量需求;其次,輕視“源頭”控制而強調(diào)“下游”操作,結(jié)果可能在方案設(shè)計階段就偏離了節(jié)能設(shè)計的方向;最后,缺乏系統(tǒng)而完善的節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則,特別是方案階段的設(shè)計導(dǎo)則,無法為設(shè)計者明確建筑節(jié)能設(shè)計方向。基于此,本論文重點研究基于整體能量需求的建筑方案階段節(jié)能設(shè)計方法,具體開展以下工作。 首先,總結(jié)和評價了現(xiàn)有的建筑方案階段節(jié)能設(shè)計方法及節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則的形式,并在此基礎(chǔ)上,確立了以“建立能量需求簡化預(yù)測模型——基于最優(yōu)化方法的節(jié)能建筑設(shè)計——方案階段節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則”的研究路線。 其次,在穩(wěn)態(tài)公式、模擬擬合等方法基礎(chǔ)上建立建筑整體能量需求預(yù)測模型(簡稱AEDPM)。包括圍護結(jié)構(gòu)負(fù)荷貢獻(xiàn)量、暖通空調(diào)(HVAC)負(fù)荷、HVAC系統(tǒng)綜合效率、照明能耗等多個預(yù)測模型。其中的圍護結(jié)構(gòu)負(fù)荷貢獻(xiàn)量及HVAC負(fù)荷預(yù)測模型在前人研究基礎(chǔ)上,引入了對間歇空調(diào)、夜間通風(fēng)輻射等多項修正,并與建筑能耗與熱環(huán)境模擬軟件DeST進行了比較驗證。HVAC系統(tǒng)綜合效率模型通過總結(jié)實際系統(tǒng)能耗調(diào)研數(shù)據(jù)和常見系統(tǒng)形式的特點建立。照明能耗預(yù)測模型通過采光節(jié)能計算軟件Daysim模擬擬合成經(jīng)驗公式后建立。 第三,基于遺傳算法和AEDPM,建立了能自動生成滿足建筑方案基本要求的最節(jié)能方案生成程序(簡稱MEESG),并利用詳細(xì)模擬軟件驗證了不同氣象條件下的最優(yōu)節(jié)能方案。然后,利用MEESG研究了照明能耗對建筑節(jié)能方案的影響,分析了不同氣象條件、不同建筑類型條件下最節(jié)能方案的設(shè)計措施。 最后,研究方案階段節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則的制定方法,提出利用“基于最優(yōu)方案的敏感性分析”建立節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則。導(dǎo)則主要向設(shè)計者提供兩點信息,一是各設(shè)計因素的優(yōu)化趨勢類別,用于指導(dǎo)優(yōu)化設(shè)計的方向,二是各設(shè)計因素的設(shè)計特征量——區(qū)間彈性,用于明確優(yōu)化設(shè)計的收益。 本研究建立了一套建筑方案階段節(jié)能設(shè)計方法體系,探討了方案階段節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則的形式,有助于推動建筑節(jié)能技術(shù)在建筑方案設(shè)計階段中的應(yīng)用。 【關(guān)鍵詞】：建筑節(jié)能 建筑方案設(shè)計 整體能量需求 節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TU201.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-12
• 第1章 引言12-50
• 1.1 研究背景12-21
• 1.1.1 我國建筑節(jié)能現(xiàn)狀12
• 1.1.2 節(jié)能設(shè)計的誤區(qū)12-18
• 1.1.3 現(xiàn)有的節(jié)能設(shè)計工具18-19
• 1.1.4 現(xiàn)有的節(jié)能設(shè)計過程19-21
• 1.2 文獻(xiàn)綜述21-43
• 1.2.1 方案階段節(jié)能設(shè)計方法21-36
• 1.2.2 方案階段節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則36-43
• 1.3 論文研究思路43-50
• 1.3.1 選題背景與意義43-44
• 1.3.2 研究內(nèi)容與特點44-45
• 1.3.3 研究框架與方法45-50
• 第2章 方案階段建筑能量需求快速預(yù)測方法50-100
• 2.1 方案階段節(jié)能設(shè)計因素50-51
• 2.2 圍護結(jié)構(gòu)負(fù)荷貢獻(xiàn)量預(yù)測模型51-75
• 2.2.1 現(xiàn)有圍護結(jié)構(gòu)負(fù)荷貢獻(xiàn)量預(yù)測方法52-54
• 2.2.2 現(xiàn)有方法的改進54-66
• 2.2.3 改進模型的拓展66-75
• 2.3 HVAC 能耗預(yù)測模型75-87
• 2.3.1 建筑負(fù)荷預(yù)測模型76-78
• 2.3.2 系統(tǒng)綜合效率預(yù)測模型78-87
• 2.4 照明能耗預(yù)測模型87-97
• 2.4.1 照明節(jié)能的評價指標(biāo)87
• 2.4.2 照明節(jié)能影響因素分析87-91
• 2.4.3 立面空間的天然采光滿足率預(yù)測模型91-95
• 2.4.4 建筑整體照明能耗預(yù)測模型95-97
• 2.5 全年能量需求預(yù)測模型AEDPM97-98
• 2.6 本章小結(jié)98-100
• 第3章 基于遺傳算法的方案最優(yōu)化方法100-136
• 3.1 遺傳算法及MATLAB GaTool 簡介[93]100-101
• 3.2 最節(jié)能方案生成程序MEESG101-121
• 3.2.1 MEESG 的原理與流程102-106
• 3.2.2 MEESG 中的參數(shù)106-112
• 3.2.3 MEESG 的驗證112-121
• 3.3 MEESG 應(yīng)用分析121-135
• 3.3.1 照明能耗影響分析121-123
• 3.3.2 方案最優(yōu)化123-135
• 3.4 本章小結(jié)135-136
• 第4章 方案階段節(jié)能設(shè)計導(dǎo)則初探136-152
• 4.1 基于最優(yōu)方案的敏感性分析136-142
• 4.2 導(dǎo)則的制定方法142-146
• 4.2.1 設(shè)計目標(biāo)參數(shù)的優(yōu)化趨勢分類142-144
• 4.2.2 導(dǎo)則的框架144-146
• 4.3 設(shè)計因素核查表實例及應(yīng)用146-151
• 4.3.1 設(shè)計因素核查表實例146-149
• 4.3.2 設(shè)計因素核查表的應(yīng)用方法149-151
• 4.4 本章小結(jié)151-152
• 第5章 總結(jié)與展望152-154
• 參考文獻(xiàn)154-160
• 致謝160-161
• 個人簡歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的論文161

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