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寒冷地区农村太阳能住宅研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 12:38:52
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寒冷地区农村太阳能住宅研究【摘要】:随着我国乡村生活水平的提高,农村居住建筑的耗能量也在不断上涨。为了改变传统农村住宅热工性能差、建筑耗能大的现状,一种新型节能农宅应运而生。而其中

【摘要】: 随着我国乡村生活水平的提高,农村居住建筑的耗能量也在不断上涨。为了改变传统农村住宅热工性能差、建筑耗能大的现状,一种新型节能农宅应运而生。而其中对太阳能应用的研究,可有效的缓解我国能源紧缺局面,更有利于节能建筑的发展和推广,对广大农村普及应用节能住宅具有十分重要的现实意义和深远的历史意义。 本文以北京地区农村居住建筑为主要研究对象,在对太阳能住宅体系理论分析的基础上,针对京郊地区农户的住宅能耗现状进行了实地调研走访,并对挂甲峪村太阳能住宅的室内环境进行了现场测量,较全面地研究了太阳能住宅的热环境和能耗状况。研究结果表明:当采用太阳能采暖系统以后,在室外平均室温仅为-3.7℃的条件下,室内采暖房间的平均温度能达到10.1℃,且全天最大温度波动仅为3.1℃。经测算太阳能集热系统每年能为农户节约能量5878KWh,相当于每户节省了2820元的采暖和取热费用。 为了使新型太阳能住宅适应一些比较贫困的农村地区,进一步扩大其在农村的应用范围,本文提出了被动式太阳能房的节能策略。通过对农村住宅整体规划布局、单体设计以及细部构造技术等一系列优化设计研究,并通过理论计算和运用清华大学DeST-h能耗模拟软件进行动态模拟,对被动式太阳房设计方案的节能效果加以验证。结果表明:被动式太阳能房的冬季采暖负荷为21.09 W/㎡,已接近北京城区的建筑节能设计值20.6W/㎡的要求。而传统农宅的采暖热负荷为67.79W/㎡,是设计标准值的3.3倍。当室外平均气温只有-3.3℃时,被动式太阳房的室温波动幅度较小,仅为3.6℃,其全天平均自然室温比传统农宅高出了3.16℃。相比传统农宅,被动式太阳房在采暖期间每户节约煤炭3540.25Kg,节能率达到了69.1%。通过对该方案的经济性评价可知,被动式太阳房的初增投资可在7.35年全部回收。 研究证明:该被动式太阳房对农村的住宅节能具有现实意义和推广价值,未来前景广阔,值得在寒冷地区的广大农村中加以应用。 【关键词】:太阳能住宅 主动式 被动式 室内热环境 节能率
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TU241.4;TU18
【目录】:
  • 摘要3-4
  • ABSTRACT4-9
  • 1 绪论9-16
  • 1.1 选题背景与研究意义9-11
  • 1.1.1 选题背景9-10
  • 1.1.2 研究意义10-11
  • 1.2 国内外研究现状11-14
  • 1.2.1 国外研究现状11-13
  • 1.2.2 国内研究现状13-14
  • 1.3 研究目的14-15
  • 1.4 研究内容及组织结构15-16
  • 2 太阳能住宅及能耗评估体系研究16-32
  • 2.1 太阳房的定义和分类16-25
  • 2.1.1 主动式太阳房16-20
  • 2.1.2 被动式太阳房20-25
  • 2.2 太阳房的能耗评估方法25-31
  • 2.2.1 静态分析理论依据26-30
  • 2.2.2 动态模拟工具选取30-31
  • 2.3 小结31-32
  • 3 北京地区农村节能住宅调研分析32-48
  • 3.1 北京市建筑气候特征32-33
  • 3.2 北京市建筑能耗现状33-34
  • 3.3 北京市农村住宅能耗调研34-35
  • 3.4 新农村节能住宅定量化研究35-47
  • 3.4.1 调研地区基本情况概括35-36
  • 3.4.2 建筑单体设计分析36-37
  • 3.4.3 建筑节能设计分析37-44
  • 3.4.4 调研数据分析44-47
  • 3.5 小结47-48
  • 4 农村被动式太阳房定性化研究48-68
  • 4.1 太阳能房建造的客观条件48-49
  • 4.2 建筑节能规划设计49-51
  • 4.2.1 建筑场址选择49
  • 4.2.2 建筑体型选择49-50
  • 4.2.3 建筑朝向选择50-51
  • 4.3 被动式太阳能住宅庭院及单体设计51-61
  • 4.3.1 总体布局及院落绿化52-53
  • 4.3.2 住宅层高、层数及进深的确定53
  • 4.3.3 住宅平面、立面设计53-57
  • 4.3.4 采光和通风设计57-59
  • 4.3.5 围护结构设计59-61
  • 4.4 太阳房节能性理论计算61-67
  • 4.4.1 物理模型61-62
  • 4.4.2 室内空气平均温度计算62-64
  • 4.4.3 太阳房的节能率计算64-67
  • 4.5 小结67-68
  • 5 动态能耗模拟与经济性评价68-79
  • 5.1 模型的建立68-73
  • 5.1.1 物理模型68-69
  • 5.1.2 数学模型69-70
  • 5.1.3 内扰及围护结构设定70-73
  • 5.2 动态模拟结果分析73-75
  • 5.3 结果验证75-76
  • 5.4 经济性评估76-78
  • 5.5 小结78-79
  • 6 结论79-81
  • 6.1 结论79-80
  • 6.2 展望80-81
  • 致谢81-82
  • 参考文献82-84
  • 附录84


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