陕西省钢结构农宅的节能优化设计及经济性分析

【摘要】：建筑节能已成为世界各国重要的研究课题之一，但长期以来我国农村地区经济发展缓慢，严重阻碍了农村住宅建筑的节能发展道路。由于钢结构具有良好的抗震性能，能够回收再利用，将其应用到农村住宅建筑中并进行节能研究，势必会推动我国农村地区的建设步伐。 由于经济条件限制，钢结构住宅建筑在我国农村地区的发展还处在萌芽期，而城市地区现有的成熟技术又无法直接引用，只能够借鉴。因此，本文探讨了农村钢结构住宅建筑的设计和节能问题。首先，通过分析和对比农村钢结构住宅建筑的设计方案，选择所要研究的建筑对象。其次，以围护结构和遮阳设施的局部构造作为出发点，对陕西省三类气候区的农村钢结构住宅建筑进行了节能研究，确定了主要的节能影响因素。此外，还提出了农村钢结构建筑中的冷热桥问题及相关处理措施。然后，将这些主要的节能影响因素作为优化对象并加以整合，针对陕西省三类气候区的气候特征做出多种节能优化设计方案，再依次分析各个方案的全年累计能耗和室内温度的变化规律。最后，使用补偿年限和成本效率这两个经济指标对各个方案逐一进行评价，得出了最佳的节能优化设计方案。本文的主要研究结论有以下几点： （1）外墙、外窗和屋面的热工性能对农村钢结构住宅建筑的节能影响较大，具体包括外墙的构造形式，保温层厚度，外窗的类型，窗墙面积比和屋面保温层厚度；夏热冬冷气候区的钢结构农宅设置内遮阳能够明显降低夏季的空调负荷。并且，采用局部外保温和增加主墙体材料是解决钢结构农宅冷热桥问题的两种有效措施。 （2）对于陕西省三类气候区的农村钢结构住宅建筑，采取节能优化措施后全年累计能耗大大降低。冬季可节能35%~80%，室内热环境能够得到显著改善；夏季可节能10%~70%，室内热环境有所改变，但波动范围较小。 （3）由经济性分析可知，外墙的墙体材料成本约占工程总投资的20%。其次，农村钢结构住宅建筑中使用生土砖是合理的，在一定程度上不仅提高了成本效率，还有利于我国自然环境的可持续发展。 【关键词】：钢结构 农村住宅 优化设计 经济性分析 建筑节能
【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】：TU391
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 研究的目的及意义10-11
• 1.3 钢结构住宅建筑的发展与研究现状11-15
• 1.3.1 国外钢结构住宅建筑的发展与研究现状11-14
• 1.3.2 国内钢结构住宅建筑的发展与研究现状14-15
• 1.4 本文的研究内容及方法15-16
• 2 陕西省的气候特征及钢结构农宅的建筑设计16-25
• 2.1 陕西省气候区的特征16-19
• 2.1.1 陕北地区——严寒气候区16-17
• 2.1.2 关中地区——寒冷气候区17-18
• 2.1.3 陕南地区——夏热冬冷气候区18-19
• 2.2 钢结构农宅的设计19-24
• 2.2.1 建筑方案设计19-21
• 2.2.2 钢结构框架的设计21-24
• 2.2.3 参考建筑的确立24
• 2.3 小结24-25
• 3 陕西省钢结构农宅的节能影响因素分析25-58
• 3.1 数值模拟软件的介绍25-26
• 3.2 钢结构农宅的使用特点26-27
• 3.3 严寒气候区——陕西省榆林市27-39
• 3.3.1 围护结构对钢结构农宅的能耗影响27-37
• 3.3.2 遮阳设施对钢结构农宅能耗的影响37-39
• 3.4 寒冷气候区——陕西省西安市39-48
• 3.4.1 围护结构对钢结构农宅的能耗影响39-47
• 3.4.2 遮阳设施对钢结构农宅能耗的影响47-48
• 3.5 夏热冬冷气候区——陕西省安康市48-57
• 3.5.1 围护结构对钢结构农宅的能耗影响48-56
• 3.5.2 遮阳设施对钢结构农宅能耗的影响56-57
• 3.6 小结57-58
• 4 陕西省钢结构农宅的节能优化设计及太阳能的利用58-76
• 4.1 优化设计的目的58
• 4.2 优化设计的依据58-61
• 4.2.1 《民用建筑热工设计规范》GB 50176-9358-59
• 4.2.2 《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26-201059-60
• 4.2.3 《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 134-201060-61
• 4.2.4 陕西省农村地区的经济条件61
• 4.3 钢结构农宅的节能优化设计61-74
• 4.3.1 严寒气候区——陕西省榆林市61-66
• 4.3.2 寒冷气候区——陕西省西安市66-70
• 4.3.3 夏热冬冷气候区——陕西省安康市70-74
• 4.4 太阳能在钢结构农宅中的利用74-75
• 4.5 小结75-76
• 5 钢结构农宅节能优化设计方案的经济性分析76-86
• 5.1 农村钢结构住宅建筑的潜在经济效益76-77
• 5.1.1 钢结构住宅的使用年限76
• 5.1.2 钢结构住宅的有效使用面积76-77
• 5.1.3 钢结构住宅建筑的节能77
• 5.2 农村钢结构住宅建筑的经济性分析77-84
• 5.2.1 评价指标77-79
• 5.2.2 经济性分析79-84
• 5.3 小结84-86
• 6 结论86-88
• 致谢88-89
• 参考文献89-92

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