西北传统民居适宜性节能技术的科学化分析

【摘要】：近年来，随着我国农村经济的发展和农民生活水平的提高，农村建筑用能和生活用能也急剧增加；但是由于农村的建筑节能设计缺少相关规范做指导，许多新建建筑盲目采用城市建筑营造方式，导致许多传统建筑节能技术逐渐消失。传统民居中蕴藏着许多适应当地气候特征的节能技术，因此，发掘和推广地区性建筑节能技术就显得尤为重要。 本论文通过问卷调查对西北地区各地的建筑节能现状进行调查，了解不同地区建筑的形态和外围护材料、能源利用方式等，总结出西北地区建筑节能现状，分析建筑节能所存在的问题。结合西北地区特有的地理环境和气候等特点，对建筑节能技术进行适宜性分析，从建筑形态、建筑外围护材料和能源利用方式三大方面，系统提出适合西北地区传统民居的建筑节能技术。最后，对各地典型民居进行节能技术改造，通过能耗软件对各种建筑节能技术进行数值模拟分析，得到西北地区适宜性建筑节能技术的优选原则，找到传统民居应优先采用的节能技术。 调查发现，西北地区建筑节能现状为：从建筑形态来讲，建筑主要选在平地上建造，主要朝南向，体形系数集中在0.6-0.8之间，南向窗墙比在0.2左右，个别建筑设门斗。从建筑外围护材料来讲，外墙多采用厚度小的实心砖，屋顶多采用带吊顶的小青瓦+草泥浆和生土+草泥浆屋面，外窗多为单层玻璃，挂浅色布窗帘，木质外门，挂棉门帘。从能源利用方面来讲：主动太阳能和沼气的使用率稍大，个别住户使用被动太阳房。西北地区建筑节能存在的问题是外围护结构保温隔热性能差、建筑体形系数大、窗墙比不合理、外窗和外门的保温性能差等问题。 通过对建筑节能技术的适宜性分析，得到适合西北地区的建筑节能技术有：从建筑形态方面来讲，建筑的选址应利于日照和通风；建筑的朝向宜选南向或接近南向；建筑应限制独立式；平面形式应以长方形、正方形或L型平面为佳；体型应宜紧凑、简单、规整；体型系数和窗墙比应适宜；建筑应该遮阳、阻风和室外绿化。从建筑外围护构造方面来讲，外墙宜选厚重型墙体；屋顶宜选带吊顶的坡屋面或厚重型平屋面；外窗宜选双层玻璃窗，配合窗帘的使用；外门宜选木质门，在冬季配合棉帘的使用。从能源利用方面来讲：多采用被动太阳房、太阳能热水、太阳灶和沼气。 通过模拟，得到西北地区适宜性建筑节能技术的优选原则：首先，被动太阳能技术可明显改善西北传统民居室内热环境。其次，采用厚重型外围护结构是适应当地气候条件的重要节能措施。第三，带吊顶的坡屋面和厚重型屋面是适宜的建筑节能技术。 【关键词】：西北地区 传统民居 适宜性 节能技术
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU241.5;TU201.5
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 国内外研究现状11-17
• 1.2.1 国内研究现状11-14
• 1.2.2 国外研究现状14-17
• 1.3 研究目的和意义17
• 1.4 研究内容和方法17-19
• 2 西北地区自然环境与典型建筑概况19-27
• 2.1 自然环境概况19-21
• 2.1.1 地理特征19-20
• 2.1.2 气候特点20-21
• 2.2 典型传统民居的特点21-24
• 2.2.1 窑洞21-22
• 2.2.2 生土建筑22-23
• 2.2.3 砖石建筑23-24
• 2.2.4 帐篷毡房24
• 2.3 环境分区24-26
• 2.3.1 气候分区24-25
• 2.3.2 太阳能分区25
• 2.3.3 降水25-26
• 2.4 小结26-27
• 3 西北地区传统民居节能现状及能耗分析27-36
• 3.1 调查方案27
• 3.1.1 调查内容27
• 3.2 调查结果27-33
• 3.2.1 家庭经济条件27-28
• 3.2.2 建筑形态28
• 3.2.3 建筑构造及材料28-30
• 3.2.4 建筑能源利用方式30-31
• 3.2.5 建筑室内热环境的实测31-33
• 3.3 调查统计分析33-34
• 3.4 小结34-36
• 4 西北地区传统民居的节能技术及其适用性分析36-48
• 4.1 建筑形态与构造36-40
• 4.1.1 建筑的聚落形式36-37
• 4.1.2 建筑的布置方式37
• 4.1.3 建筑的朝向37-38
• 4.1.4 建筑的选址38
• 4.1.5 建筑的平面形式38
• 4.1.6 建筑的体形系数38
• 4.1.7 建筑外墙的窗墙比38-39
• 4.1.8 建筑的遮阳39
• 4.1.9 建筑的室外绿化39
• 4.1.10 建筑的阻风39-40
• 4.1.11 建筑的照明和家电能耗40
• 4.2 建筑外围护的构造40-43
• 4.2.1 建筑外墙的结构设计40
• 4.2.2 建筑内墙的结构设计40-41
• 4.2.3 建筑屋顶的结构设计41
• 4.2.4 建筑外窗的类型设计41-42
• 4.2.5 建筑外门的类型设计42
• 4.2.6 建筑窗帘的类型设计42-43
• 4.2.7 建筑地面的构造设计43
• 4.3 能源利用方式43-47
• 4.3.1 建筑房屋的主要采暖方式43-44
• 4.3.2 建筑房屋的降温方式44-45
• 4.3.3 新能源利用的方式45-46
• 4.3.4 传统能源利用的方式46-47
• 4.4 小结47-48
• 5 西北地区典型民居适宜性节能技术的模拟分析48-66
• 5.1 气象数据的选择48
• 5.2 室内热源的设置48-50
• 5.2.1 人体热扰设置48-49
• 5.2.2 灯光热扰设置49
• 5.2.3 设备热扰设置49
• 5.2.4 典型日的计算49-50
• 5.3 建筑模型的建立50-55
• 5.3.1 太阳能Ⅰ类的严寒地区50-51
• 5.3.2 太阳能Ⅱ类的严寒地区51-52
• 5.3.3 太阳能Ⅱ类的寒冷地区52
• 5.3.4 太阳能Ⅲ类的严寒地区52-53
• 5.3.5 太阳能Ⅲ类的寒冷地区53-54
• 5.3.6 太阳能Ⅳ类的寒冷地区54-55
• 5.4 建筑节能设计55-56
• 5.4.1 建筑外墙的节能设计55
• 5.4.2 建筑屋顶的节能设计55
• 5.4.3 被动式太阳能的利用55
• 5.4.4 建筑外门的节能设计55-56
• 5.4.5 建筑外窗的节能设计56
• 5.5 建筑模拟能耗分析对比56-64
• 5.5.1 太阳能Ⅰ类的严寒地区56-57
• 5.5.2 太阳能Ⅱ类的严寒地区57-59
• 5.5.3 太阳能Ⅱ类的寒冷地区59-60
• 5.5.4 太阳能Ⅲ类的严寒地区60-62
• 5.5.5 太阳能Ⅲ类的寒冷地区62-63
• 5.5.6 太阳能Ⅳ类的寒冷地区63-64
• 5.6 小结64-66
• 6 结论与展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-71
• 致谢71-72
• 附录 A 西北地区乡村传统民居调查问卷72-74
• 附录 B 图表目录74-76

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