全球变暖对公共建筑能耗的影响及墙体节能技术研究

【摘要】： 随着经济社会的发展和人们环保意识的提高,建筑物的节能问题引起了广泛的关注。随着全球气候变暖的趋势不断加剧,建筑物的高耗能问题面临更加严峻的挑战。在这种情况下,对建筑围护结构的改进和利用具有重要的意义。一方面,良好的围护结构热工性能可以有效缓解气温升高对室内冷负荷加剧的影响,另一方面,重质墙体辅以夜间通风控制策略的应用对减少日间冷负荷,保证室内舒适度方面有重要意义。 围护结构作为建筑物的主体结构,其良好的热性能可以有效抵御外部环境对室内热环境的影响,结合当地的气候资源,构建以通风策略作为辅助的重质墙体是一种很环保健康的节能方式。然而,目前较少有文献对气候变暖引发的建筑能耗增大问题提出围护结构的改造措施,对重质墙体辅以夜间通风的控制策略也仅限于在少数几个城市的定性分析,没有论证夜间通风适宜的气候分区特征,相关的数据和结论很少。因此,在深入了解墙体传热特点的基础上,利用建筑模型、仿真工具等对和建筑墙体有关的节能措施进行研究是当下的热点。 本文在对国内外公共建筑节能措施分析研究的基础上,对全球气候变暖条件下的节能措施,重质蓄热体的热性能和节能效果以及辅以夜间通风的控制策略进行了理论研究和仿真。主要研究工作如下: 首先,了解全球变暖的气候模型,根据IPCC对未来气候预测的报告处理气象数据,利用EnergyPlus建立建筑模型,为后续的仿真工作做准备。 其次,用PSO算法对J.E.Braun提出的建筑模型参数进行辨识。在室外温度升高但保证室内冷负荷基本不变的情况下,通过对模型参数的研究,提出利用改变墙体的热力学参数应对全球气候变暖的节能措施。 再次,根据气候分区的划定,在四个具有代表性气候特征的城市中研究重质墙体辅以夜间通风控制策略的节能效果。本文建立了重质墙体和有蓄热体的建筑模型,并以轻质建筑作为比对,利用EnergyPlus进行仿真,为重质墙体辅以夜间通风控制策略在我国的应用提供了参考。 最后,本文对一个工程实例进行研究,对此建筑耗能的仿真结果利用经济评价的方法进行分析,得出重质墙体节能措施的资金回收年限以及经济可行性,便于此种节能技术的推广和应用。 文章最后对研究工作进行了总结,提出研究工作的优势和劣势,明确进一步工作的任务,为下一步的研究提供参考。 【关键词】：全球气候变暖 建筑能耗模型 重质墙体 重质蓄热体 夜间通风 EnergyPlus 气候分区 节能经济评价
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TU111
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 符号表14-16
• 缩略词16-17
• 第一章 绪论17-27
• 1.1 课题背景及研究意义17-18
• 1.2 建筑节能的研究概述18-24
• 1.2.1 建筑节能措施的研究概述19-20
• 1.2.2 全球气候变暖对建筑节能影响的研究概述20-22
• 1.2.3 重质墙体辅以夜间通风节能策略的研究概述22-23
• 1.2.4 节能技术经济性分析的研究概况23-24
• 1.3 存在的问题24-25
• 1.4 本文主要工作25-27
• 第二章 预备知识27-37
• 2.1 引言27
• 2.2 建筑墙体的热力学知识27-32
• 2.2.1 墙体热传递方式及特点27-29
• 2.2.2 建筑物冷负荷的计算29-30
• 2.2.3 热平衡法概述30-32
• 2.3 夜间通风蓄冷技术的原理32-34
• 2.3.1 夜间通风方式的介绍32-34
• 2.3.2 墙体的蓄放热特性34
• 2.4 全能耗仿真评估软件EnergyPlus简介34-37
• 第三章 调整围护结构热参数以应对全球气候变暖的研究37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 全球气候变暖和围护结构模型的研究37-38
• 3.3 建筑围护结构的模型描述38-41
• 3.3.1 建筑围护结构的模型建立38-40
• 3.3.2 建筑围护结构的模型分析40
• 3.3.3 3R2C模型的目标函数40-41
• 3.4 利用粒子群算法进行模型参数辨识41-45
• 3.4.1 PSO算法基本原理41-42
• 3.4.2 建筑物的描述和实验数据的采集42-43
• 3.4.3 参数辨识的流程分析43-45
• 3.5 参数辨识结果与分析45-48
• 3.5.1 参数辨识结果45-47
• 3.5.2 辨识结果分析47-48
• 3.6 本章小结48-49
• 第四章 重质墙体辅以夜间通风控制策略的节能性分析49-63
• 4.1 引言49
• 4.2 重质墙体辅以夜间通风的控制策略49-51
• 4.2.1 重质墙体和蓄热体的构建50-51
• 4.2.2 通风方式的选择51
• 4.3 EnergyPlus仿真结果的节能性分析51-57
• 4.3.1 房间的几何结构及围护结构热参数51-52
• 4.3.2 室外气候的分析52-54
• 4.3.3 节能效果的分析54-57
• 4.4 EnergyPlus仿真结果的舒适度分析57-60
• 4.4.1 舒适度评价标准的介绍57-58
• 4.4.2 室内热环境的分析58-60
• 4.5 本章小结60-63
• 第五章 重质墙体节能措施的经济评价63-73
• 5.1 引言63
• 5.2 能效评价的必要性分析63-64
• 5.3 能效评价的方法及模型64-66
• 5.3.1 简单静态经济评价方法64
• 5.3.2 动态经济评价方法64-65
• 5.3.3 投资回收年限的计算65-66
• 5.4 工程实例分析66-71
• 5.4.1 工程描述和分析方法66-67
• 5.4.2 建筑的节能分析67-68
• 5.4.3 工程的成本分析68-69
• 5.4.4 用经济学方法计算工程的能效69-71
• 5.5 本章小结71-73
• 第六章 结论与展望73-75
• 6.1 问题的提出及解决方法73
• 6.2 工作总结73-74
• 6.3 进一步的工作74-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士学位期间撰写的论文81
• 攻读硕士学位期间参与的项目81-82
• 学位论文评阅及答辩情况表82

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