基于BIM软件中光热环境下的绿色建筑研究——以贵州喀斯特黔中传统民居为例

选取冬季作为调研季节,对贵州黔中地区青岩古镇民居进行温度数据调查,及进行光环境BIM软件模拟。结果表明:结合实测温度数据以及软件模拟分析,贵州黔中地区青岩古镇民居在房屋保温舒适度方面较好,冬季室内温度为10.5~14.5℃,民居室内保温性能良好;室内空间光量度低或形成局部暗阁,民居光环境并不理想。说明民居保温舒适度与建筑材料、建筑构造有关;光环境舒适度与房屋进深、门窗洞口大小、门窗洞口数量有关。并总结了两种适合贵州黔中地区的建筑绿色改善方法。     

不同敷设位置的毛细管网席对蒙古包内热环境的影响

在分析传统蒙古包室内热环境的基础上,为提高传统蒙古包室内热环境的舒适度,利用CFD模拟软件建立以毛细管网为散热末端的热水采暖系统,模拟不同敷设位置的毛细管网席对蒙古包室内热环境的影响。结果表明：在35/30℃的供回水温度下,毛细管网席分别敷设在地面、竖向敷设高度0m、0.3m、0.5m时,室内人员活动区域的平均温度均在16℃以上;室内风速小于0.1m/s无吹风感;地面敷设时室内水平方向温度分布均匀,竖向敷设只有在0.3m时均匀;四种敷设方式垂直方向0.1~1.1m处的垂直温差在3℃以内,但竖向维护结构敷设时0.1m处的温度在15℃左右,不满足规范要求。四种工况下蒙古包内敷设毛细管网席位置的选择可以总结为：地面敷设最优,竖向维护结构敷设时0.3m>0m=0.5m。     

建筑立体绿化对室外热环境的影响分析

以广州某高校图书馆为例,利用CFD模拟方法对建筑立体绿化对室外热环境的影响进行模拟分析,结果显示:在夏季典型计算日,与普通建筑相比,采用立体绿化,建筑前广场、草地、河流上方1.5 m处温度分别降低了0.5~2.5℃、0.5~2.0℃、0.5~1.5℃,屋面温度降低了8℃左右.采用立体绿化不仅有效改善了室外环境,减缓了热岛效应,而且降低了室外和屋面温度,提高了屋面隔热性能,达到了节能的目的.     

相变材料在集装箱建筑夏季隔热中的性能研究

集装箱无蓄能围护结构箱体能耗和室内温度波动都较大,传统的围护结构设计方法无法将室内温度有效维持在舒适的温度区间内.将相变储能技术合理地应用于集装箱围护结构设计中能够大大提升其热工性能并有效地调整室内的温度波动.以微胶囊相变材料为例,通过利用Design Builder软件模拟分析法研究建筑内扰、相变层设计等影响参数对其调温性能的影响规律,分析相变材料在集装箱箱体复合围护结构中的适应性设计方法,可知集中在白天使用的集装箱建筑采用厚30 mm、相变点为29℃的相变复合墙体能够有效提高建筑夏季热舒适度,得出集装箱相变复合围护结构优化设计方法及对室内热舒适的影响规律,为相变材料在集装箱建筑中的设计应用及评价方法提供了理论支持.     

多热源工业厂房的通风系统优化

针对某多热源工业厂房室内高温的问题,提出全面通风和局部送风两种优化方案,并运用计算流体力学方法对改造前后厂房的热环境进行模拟。研究结果表明,增加局部送风主要是改善人员活动区域的热环境。增强全面通风使室内的整体热环境得到改善,同改善效果更为明显,并且可以有效的节约能源。原厂房工作区平均温度为38.9 ℃;平均风速为0.43 m/s;允许暴露时间为53.2 min。增强全面通风后工作区平均温度为35.1 ℃,比改造前厂房降低3.8 ℃;平均风速为0.41 m/s;允许暴露时间为85.7 min,比改造前厂房增加32.5 min。增强全面通风为厂房提供热舒适的工作环境,研究结果将为工业厂房的通风系统设计及改造方案提供依据。     

寒冷地区农宅地基节能改造

目的为减小由地基传热导致的热损失,提升房间整体热工性,研究寒冷地区农宅地基传热对住宅建筑能耗的影响,优化农宅地基节能改造.方法选择东北地区的农宅进行实验,测试农宅室内外温度和地面下方土壤温度,分析地基的传热过程;利用计算流体力学软件对地基模型的传热过程进行数值模拟,得到地基的温度场分布,分析设置不同厚度的保温层的地基传热过程,并对不同方案的模拟结果进行对比,得出最优方案.结果寒冷地区农村住宅建筑的地基改造可有效减少建筑能耗,当地基外表面敷设保温层为60 mm的苯板时其保温效果和经济性最好,室内地面和墙角相比于不加保温层温度分别增加0.712℃和3.519℃.结论地基的传热过程对室内热舒适性影响较大,在地基外表面设置保温层可有效提高室内墙角温度和室内地面温度,从而减少农宅建筑能耗.     

基于人体舒适度的建筑能耗研究

目前建筑能耗模拟的计算方法需要的参数过多,且使用的是典型年气象数据,数据的代表性较差.从气象角度出发,选取北京、上海、广州、哈尔滨及昆明作为我国5大气候区的典型城市,利用温度、湿度、日照时数、风速等气象数据,构建了室内人体舒适度的计算方程.结果表明:室内人体舒适度与建筑能耗呈显著线性相关关系.可基于气象因素,采用人体舒适度指数估测建筑物的空调采暖能耗,为建筑能耗估测提供了新途径,为建筑物的优化设计、自然节能和改造等工作提供参考.     

基于Ecotect模拟建筑热工分析研究——以汉中农村建筑为例

通过对汉中农村建筑的各围护结构及构件现状进行调研,在Ecotect Analysis软件中赋予模拟建筑模型材质,计算各个构件环境温度、室内热舒适等热工指标,并对结果加以分析。针对汉中农村建筑室内热舒适度差现象,通过改善建筑围护结构的墙体、屋顶材质及构造可以提高其室内的热舒适度。模拟结果表明,模型中逐月能耗最高的7月不舒适度峰值未到50%。对农村既有建筑节能设计提出了针对性较强的数字化节能设计措施,可为陕南及同类地区的乡村民居设计提供理论参考。     

辐射损失对采暖室内计算温度的影响

探讨了室外空气温度对采暖室内平均辐射温度和热舒适的影响,利用室内热舒适环境评价指标(PMV),分析计算了相同热舒适条件下,由于辐射热损失的不同导致的舒适性室内空气温度的差异.结果表明,达到和北京地区室内空气温度18.0℃时相同的热舒适度,广州地区的室内空气温度为17.2℃.因此,广州地区采暖室内计算温度可以比北京降低约0.8℃.     

西北地区太阳能采暖系统储热水箱热损失试验研究

以西北新农村117.07 m²的单体建筑太阳能采暖系统为研究对象,以12月15日为例,得出储热水箱热损失主要发生在自然冷却阶段,当日储热水箱的总热损系数为5.68 W/℃,总热量损失为9.49 MJ.再选取其余11个典型日的试验数据对储热水箱总热损系数和总热损失各影响因素进行拟合,储热水箱总热损失由于受到环境温度和室外风速的影响,储热水箱的温度也随之变化.研究结果表明:平均环境温度每降低1 ℃,储热水箱总热损失增加0.067 MJ;室外风速每增加1 m/s,储热水箱总热损失增加0.042 MJ;储热水箱平均温度每降低1 ℃,储热水箱总热损失增加0.068 MJ;储热水箱温度变化幅度每增加1 ℃,储热水箱总热损失增加1.641 MJ.针对储热水箱热损失分析及室内热环境现状,提出将储热水箱置于室内以增强储热水箱储热能力和改善建筑室内舒适度.     

人工环境室内湿度场的数值模拟和优化

采用FLUENT离散相模型对环境室内水滴的蒸发过程仿真模拟.研究了喷入液滴直径、送风速度和送风温度对环境室内流场、湿度场的影响.计算结果表明:喷入液滴直径越小、送风温度越低时,湿度场的均匀性越好;增大送风速度,湿度场能更快达到稳定.综合考虑经济性和湿度场均匀性,对于该计算模型,在送风温度为320 K、送风速度为18 m/s时得到最优的液滴直径为10μm;在送风温度为320 K、液滴直径为2μm时得到最优送风速度为18 m/s.     

被动节能技术对岭南高层住宅生态性的影响

被动式节能方法根据建筑所处的气候特征,以无机械动力的方式与周围环境进行能量交换,可降低建筑耗能并提高建筑生态性.以珠海横琴新家园为例,利用建筑物理环境仿真模拟计算软件的模拟结果和实际的各项物理指标的实测结果的对比,研究了被动节能技术在高层住宅中的应用,并分析了其对岭南地区高层住宅建筑生态性的影响,分析表明:岭南地区高层住宅应采取措施降低太阳辐射和加强室内自然通风以提高室内环境舒适度;为确保良好的室内通风效果,建筑的主要朝向应尽量迎向主导风向,并确保室内通风通道顺畅、均匀,除此以外自然通风开口面积应满足要求且方便调节,以便人们灵活开启使用并在不需要的时候及时关闭;岭南地区高层住宅全年存在较大的降温需求及新风需求,应合理利用建筑遮阳构件减少太阳辐射得热,同时将室外适宜状态下的新风引入室内降温及补充室内新风,从而实现建筑与周围环境的能源和物质交换、构成和谐的建筑热生态系统和风生态系统.     

太阳能单户建筑室内热性能分析

鉴于中国寒冷地区的单户建筑存在能源消耗高、能源利用率低等众多问题,根据农民冬季生活用能习惯,构建三套太阳能单户建筑分别是砖混结构建筑、混凝土结构建筑以及土坯建筑,利用Fluent软件模拟冬季工况下这三种建筑室内的温度场,同时还计算了砖混结构建筑的PMV指标.通过计算发现低温辐射床无论是303K还是308K砖混结构建筑的室内温度都符合GB/T 18883—2002《室内空气质量标准》相关规定,而钢混结构建筑或土坯建筑,只有当室内低温辐射床为308K时,室内温度才符合相关规定;且砖混结构建筑具有更好的保温效果和热舒适度;太阳能单户建筑定为砖混结构建筑.     

一套太阳能采暖设备在昆明的运行效果分析

在冬季晴天条件下,采用真空管集热器和热泵为热源,以昆明市搭建的采暖试验房为研究对象,对该试验房使用散热器进行采暖实验.测试得到室内温度数据,结果表明:1:00至7:00室内温度为17.02-18.07℃;21:00至24:00室内温度为17.98-19.73℃,室内温度维持在18℃附近.计算得到的预计平均热感觉指数(PMV)和预计不满意者的百分数(PPD)表明,采暖试验房的热舒适度整体提高.     

三种工况下裸体状态数值假人的热传递模拟

为了探索一种能够取代暖体假人现场实验的有效途径,建立数值气候室,利用计算流体动力学(CFD)的数值模拟方法,在送风温度为20℃、速度为0.05m/s工况下,对数值假人体表自然对流边界空气层的温度、速度场分布及热传递属性参数进行模拟,然后在送风温度为20℃、速度分别为0.15和0.50m/s工况下,对室内混合对流的温度场和速度场以及热传递属性参数进行模拟.研究表明模拟结果具备很高的可靠性.     

西藏农村人居建筑多功能窗体研究

为解决藏区传统民居室内自然采光不足、光舒适性差等问题,提出了一种多功能窗体设计方法,其主要由光伏发电板、反光板、保温板、转轴和转瓦等构成. 基于所提出的设计方法,针对典型案例（多功能窗体）建立理论分析模型,展开对夏季、冬季和过渡季3种运行模式的研究,并设计实验方案进一步验证结果 . 实验结果表明：与同尺寸传统窗体比较,该案例多功能窗体过渡季能在南向提升采光进深 5倍且持续 10 h;冬季提升采光进深 2.5倍,使室内采光进深保持 7.5 m 以上且持续 9 h;夏季提高采光系数约 0.5%;夏季平均月累计发电量为9 kW·h,全年累计光伏发电量最高可达 90 kW·h;冬、夏季窗户内外表面温差分别提高 3～8 ℃、2～4 ℃,且冬季窗户与墙体内表面温差降低 2~4 ℃,窗户内表面温度更接近室内温度. 该多功能窗体具有成本低廉、功能多样、效果显著、综合经济竞争性强的特点. 多功能窗体设计方法能为其他更先进的建筑窗体设计开拓思路,并直接运用于西藏农村地区原有建筑窗体改造与新建建筑.     

玻璃幕墙对室内热环境与能耗的影响

通过测量室内外温湿度,分析西安市某办公建筑玻璃幕墙对室内热环境的影响.根据测试数据回归分析得出夏季室内温度与室外温度的拟合度,通过现场测试和计算得出PMV-PPD值,并调查了办公室内人们对室内热环境的满意度.认为该玻璃幕墙建筑室内热环境能满足大部分人的要求.根据设定不同围护结构,模拟围护结构对建筑能耗的影响,为玻璃幕墙办公建筑提出合理的节能措施和改造方案.     

不同气候区遮阳控制策略的节能与舒适度优化

遮阳设计是影响建筑能耗及室内光热舒适度的重要原因之一,开启遮阳系统可以减少太阳辐射,降低夏季制冷能耗,减少眩光问题,但同时会导致更高的照明能耗及冬季的供暖能耗.为研究中国寒冷地区和夏热冬暖地区酒店建筑典型遮阳控制策略的节能潜力和环境舒适度,采用Comfen软件模拟量化不同气候区下3种遮阳形式及10种控制策略对能耗及舒适度的影响规律,通过制冷、供热、照明能耗和总能耗、光、热舒适度以及综合优化指数来评估其性能.模拟结果表明:遮阳控制策略会影响建筑能耗和室内舒适度,根据不同优化目标给出其对应的最优控制策略,两气候区对遮阳策略与设计的选择也有所不同,通过分析其差异,为遮阳系统设计提供参考建议.     

基于人体舒适度的室内温度优化设定方法

建立一个简化的办公建筑热力学模型,模型中假设白天空调开放,夜间自然通风。通过对该模型的分析,建立空调冷负荷与室外温度、热物质温度、室内温度设定值等环境变量的定量关系。同时,为评估环境舒适度,采用描述人体舒适度的预测平均指标(predicted mean vote,IPMV),并确定IPMV与室内温度和平均辐射温度的定量关系。基于上述定量关系,以空调冷负荷最小化为优化目标,同时以-0.9≤IPMV≤0.9为限制条件,优化求解得到了最优的室内温度设定值。通过Energy Plus等软件对优化结果进行仿真计算,与26℃固定温度设定值的情形相比,本文提出的室内温度优化设定方法既可保证室内人员的舒适度又可以降低空调能耗。     

玉树地区房屋太阳能采暖系统节能性分析

针对玉树地区的某太阳能采暖建筑,使用De ST软件对改造前后的采暖负荷进行了计算分析,在室内温度18℃、16℃和14℃三种工况下,建筑节能率分别达到24%、27%和31%,改造后建筑具有显著的节能效果。使用Poly Sun软件对该建筑太阳能采暖系统进行了节能分析,并综合太阳能集热器性能、系统规模、集热器安装倾角、水箱体积、地理位置等因素对太阳能采暖系统性能的影响进行了分析,所得结论为太阳能采暖系统的推广提供了技术支持。