机场航站楼能耗模拟与节能设计研究

【摘要】：随着我国各类建筑节能设计标准的颁布、更新、实行，建筑节能设计已成为新建、改建、扩建建筑时强制执行的一项专业设计。然而由于设计人员只为满足标准要求，在设计末期才进行简单的节能核算，造成节能设计仅成为节能判定。另外节能设计所用的能耗模拟技术由于应用时间不长，存在很多问题，急需标准化模拟方法。在进行各类建筑节能设计时，机场航站楼又因其空间高大，透明围护结构比例大、运行时间长等因素，造成单位面积用能强度高，因此需单独研究。 本文首先根据生命周期内各因素对运行能耗的影响，并比较总结国内外不同运行能耗阶段划分，将其划分为设计阶段、检测调试阶段、运行维护阶段。从而引出节能设计概念，接着分析了节能设计现状、原则、方法、工具等，并对节能设计的新技术能耗模拟单独分析。从而综合以上分析，再结合航站楼的特点，本文将航站楼节能设计划分为方案设计阶段、初步设计与详细设计阶段、标准判定与认证评估阶段等三个阶段分别详细研究。 方案阶段首先分析了机场用能现状，然后选取了本文研究用航站楼热环境、光环境标准。接着分析了航站楼建筑本体与设备系统用能特征，最后应用建筑气候分析软件Climate Consultant得出成都地区航站楼被动式、主动式策略适用性。最终制定出航站楼方案阶段的节能设计导则。 初步设计与详细设计阶段对航站楼进行节能分区，确定标准化模拟参数，以成都T2航站楼为例给出围护结构构造设计。接着从需求侧出发，分析了高大空间室内热源不均匀分布等特征，并对成都T1航站楼温度分布进行测试。从而得出适合EnergyPlus软件中室内空气模型(Room Air Model)用温度分层模型。并以指廊为例，分析了建筑层高、内外区、围护结构热工参数对需热量、需冷量的影响。 标准判定与绿建认证阶段分析该阶段的节能设计的特点，具体叙述了按节能标准进行节能设计的方法，和现存问题。又比较了国内外绿标对节能率计算的差异，给出适合我国国情的节能率计算用基准模型。最终结合成都T2航站楼的案例分别对设计模型、ASHRAE基准模型、修改基准模型进行模拟计算，得出节能率。 【关键词】：机场航站楼 节能设计 能耗模拟 高大空间
【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】：2012
【分类号】：TU201.5;TU248.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 文献综述11-13
• 1.3 存在问题13
• 1.4 本课题研究目的与内容13-14
• 1.4.1 建筑节能设计方法14
• 1.4.2 方案设计阶段航站楼节能设计导则14
• 1.4.3 机场航站楼建筑与热工参数分析优化14
• 1.4.4 国内外建筑节能标准与绿建评估比较14
• 1.5 本章小结14-16
• 2 机场航站楼分阶段节能设计方法16-28
• 2.1 建筑物生命周期内运行能耗控制16-17
• 2.1.1 建筑物生命周期16
• 2.1.2 运行能耗16
• 2.1.3 建筑物运行能耗生命周期内控制阶段划分16-17
• 2.2 节能设计17-22
• 2.2.1 节能设计释义与现状17-19
• 2.2.2 建筑节能设计原则19-21
• 2.2.3 节能设计方法与工具21-22
• 2.3 能耗模拟22-25
• 2.3.1 能耗模拟技术应用现状与问题23-25
• 2.3.2 模拟软件选用25
• 2.4 航站楼分阶段节能设计25-26
• 2.5 本章小结26-28
• 3 方案阶段节能设计28-46
• 3.1 方案阶段节能设计综述28-29
• 3.2 机场用能现状29-30
• 3.3 室内环境设计参数30-31
• 3.4 建筑本体特征31-35
• 3.5 空调系统特征35-36
• 3.6 航站楼建筑气候分析36-43
• 3.6.1 风环境分析37
• 3.6.2 室外温湿度与室内外温差分析37-39
• 3.6.3 太阳辐射分析39
• 3.6.4 被动式策略分析39-43
• 3.7 节能设计导则（Design Guidelines）43-44
• 3.8 本章小结44-46
• 4 初步设计与详细设计阶段节能设计46-68
• 4.1 阶段特点46
• 4.2 能耗负荷辨析与热工设计评价指标46-47
• 4.3 节能分区47-51
• 4.3.1 模型的简化问题47-48
• 4.3.2 按建筑形式划分节能体块(block)48-49
• 4.3.3 按照功能、空间、系统、运行方式划分节能区域（zone）49-51
• 4.4 模拟输入参数分析（energy model input data）51-57
• 4.4.1 航站楼空调系统年运行时间、日运行时间52
• 4.4.2 建筑空气调节和采暖区的温度52
• 4.4.3 新风量52-53
• 4.4.4 照明功率密度53-54
• 4.4.5 人员密度54-55
• 4.4.6 电器设备功率、电器设备的逐时使用率55-56
• 4.4.7 本项目输入参数设置56-57
• 4.5 指廊部分围护结构设计模型设定57-61
• 4.5.1 透明围护结构57
• 4.5.2 屋面57-58
• 4.5.3 墙体58-59
• 4.5.4 地面、架空楼板、地下室外墙59-61
• 4.6 高大空间室内环境与能耗控制方法与分层负荷61-65
• 4.6.1 运行工况垂直温度测试62-64
• 4.6.2 EnergyPlus 温度分层模型64-65
• 4.7 指廊部分围护结构热工参数优化65
• 4.8 负荷特性与热工参数优化65-67
• 4.8.1 围护结构对内外区影响65-66
• 4.8.2 窗墙面积比影响66
• 4.8.3 透明围护结构传热系数66
• 4.8.4 透明围护结构遮阳系数66-67
• 4.8.5 外墙传热系数67
• 4.9 本章小结67-68
• 5 标准判定与绿建认证阶段节能设计(Compliance with Standards and RatingSystems)68-78
• 5.1 阶段特点68
• 5.2 建筑节能标准68-69
• 5.3 绿色建筑评价标准69-70
• 5.4 节能率确定70-77
• 5.4.1 气候区71-73
• 5.4.2 围护结构73-74
• 5.4.3 空调系统设定74-76
• 5.4.4 照明76-77
• 5.5 本章小结77-78
• 6 结论78-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-85
• 附录85-87

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