基于整体能量需求的方案阶段建筑节能设计方法研究

【摘要】： 目前我国建筑节能设计领域仍然存在一些不足与缺憾。首先,过于关注空调采暖负荷而忽视建筑整体能量需求;其次,轻视“源头”控制而强调“下游”操作,结果可能在方案设计阶段就偏离了节能设计的方向;最后,缺乏系统而完善的节能设计导则,特别是方案阶段的设计导则,无法为设计者明确建筑节能设计方向。基于此,本论文重点研究基于整体能量需求的建筑方案阶段节能设计方法,具体开展以下工作。 首先,总结和评价了现有的建筑方案阶段节能设计方法及节能设计导则的形式,并在此基础上,确立了以“建立能量需求简化预测模型——基于最优化方法的节能建筑设计——方案阶段节能设计导则”的研究路线。 其次,在稳态公式、模拟拟合等方法基础上建立建筑整体能量需求预测模型(简称AEDPM)。包括围护结构负荷贡献量、暖通空调(HVAC)负荷、HVAC系统综合效率、照明能耗等多个预测模型。其中的围护结构负荷贡献量及HVAC负荷预测模型在前人研究基础上,引入了对间歇空调、夜间通风辐射等多项修正,并与建筑能耗与热环境模拟软件DeST进行了比较验证。HVAC系统综合效率模型通过总结实际系统能耗调研数据和常见系统形式的特点建立。照明能耗预测模型通过采光节能计算软件Daysim模拟拟合成经验公式后建立。 第三,基于遗传算法和AEDPM,建立了能自动生成满足建筑方案基本要求的最节能方案生成程序(简称MEESG),并利用详细模拟软件验证了不同气象条件下的最优节能方案。然后,利用MEESG研究了照明能耗对建筑节能方案的影响,分析了不同气象条件、不同建筑类型条件下最节能方案的设计措施。 最后,研究方案阶段节能设计导则的制定方法,提出利用“基于最优方案的敏感性分析”建立节能设计导则。导则主要向设计者提供两点信息,一是各设计因素的优化趋势类别,用于指导优化设计的方向,二是各设计因素的设计特征量——区间弹性,用于明确优化设计的收益。 本研究建立了一套建筑方案阶段节能设计方法体系,探讨了方案阶段节能设计导则的形式,有助于推动建筑节能技术在建筑方案设计阶段中的应用。 【关键词】：建筑节能 建筑方案设计 整体能量需求 节能设计导则
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TU201.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-12
• 第1章 引言12-50
• 1.1 研究背景12-21
• 1.1.1 我国建筑节能现状12
• 1.1.2 节能设计的误区12-18
• 1.1.3 现有的节能设计工具18-19
• 1.1.4 现有的节能设计过程19-21
• 1.2 文献综述21-43
• 1.2.1 方案阶段节能设计方法21-36
• 1.2.2 方案阶段节能设计导则36-43
• 1.3 论文研究思路43-50
• 1.3.1 选题背景与意义43-44
• 1.3.2 研究内容与特点44-45
• 1.3.3 研究框架与方法45-50
• 第2章 方案阶段建筑能量需求快速预测方法50-100
• 2.1 方案阶段节能设计因素50-51
• 2.2 围护结构负荷贡献量预测模型51-75
• 2.2.1 现有围护结构负荷贡献量预测方法52-54
• 2.2.2 现有方法的改进54-66
• 2.2.3 改进模型的拓展66-75
• 2.3 HVAC 能耗预测模型75-87
• 2.3.1 建筑负荷预测模型76-78
• 2.3.2 系统综合效率预测模型78-87
• 2.4 照明能耗预测模型87-97
• 2.4.1 照明节能的评价指标87
• 2.4.2 照明节能影响因素分析87-91
• 2.4.3 立面空间的天然采光满足率预测模型91-95
• 2.4.4 建筑整体照明能耗预测模型95-97
• 2.5 全年能量需求预测模型AEDPM97-98
• 2.6 本章小结98-100
• 第3章 基于遗传算法的方案最优化方法100-136
• 3.1 遗传算法及MATLAB GaTool 简介[93]100-101
• 3.2 最节能方案生成程序MEESG101-121
• 3.2.1 MEESG 的原理与流程102-106
• 3.2.2 MEESG 中的参数106-112
• 3.2.3 MEESG 的验证112-121
• 3.3 MEESG 应用分析121-135
• 3.3.1 照明能耗影响分析121-123
• 3.3.2 方案最优化123-135
• 3.4 本章小结135-136
• 第4章 方案阶段节能设计导则初探136-152
• 4.1 基于最优方案的敏感性分析136-142
• 4.2 导则的制定方法142-146
• 4.2.1 设计目标参数的优化趋势分类142-144
• 4.2.2 导则的框架144-146
• 4.3 设计因素核查表实例及应用146-151
• 4.3.1 设计因素核查表实例146-149
• 4.3.2 设计因素核查表的应用方法149-151
• 4.4 本章小结151-152
• 第5章 总结与展望152-154
• 参考文献154-160
• 致谢160-161
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的论文161

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