寒冷地区近零能耗建筑参数优化研究

针对寒冷地区近零能耗建筑的围护结构在夏季会增加室内制冷能耗的问题,提出在夏季和过渡季采用空调与自然通风系统相结合的节能方法,运用EnergyPlus软件模拟研究窗墙面积比、外窗太阳得热因数、窗户传热系数、外墙传热系数、外遮阳悬挑梁长度等5个参数对建筑能耗的影响,通过正交试验确定最优因素水平组合.研究结果显示,优化建筑与既有建筑相比,全年供暖制冷综合能耗可节约43.7%.     

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.     

秦巴山地建筑外窗遮阳与自然通风耦合作用对夏季室内热环境影响分析

提高建筑室内热舒适度和降低建筑能耗是实现建筑可持续发展的主要途径。针对秦巴山区传统建筑夏季室内湿热现象,为改善室内热环境,提出对窗口加设遮阳构件,考虑遮阳与自然通风对室内热环境的耦合作用,对遮阳构件进行优化设计。首先利用Ecotect软件,模拟分析了常见遮阳构件、不同参数下的遮阳百叶对南向窗口太阳辐射的影响,得出百叶构件对综合辐射的遮挡效果最好。其次,利用三维有限元软件ANSYS CFX分析了不同叶宽及倾角下百叶构件对自然通风的影响,得出当采用叶片宽度为200 mm,倾角为30°的遮阳百叶时,建筑自然通风潜力最大。最后,综合考虑百叶构件与辐射得热量及自然通风的耦合关系,建议选用百叶宽度为200mm,倾角为30°的遮阳构件,遮阳系数达0.3,可有效遮挡南向窗口70%的太阳辐射得热量,同时通风潜力大幅提升。     

夏热冬冷地区低辐射中空玻璃节能研究

本文采用动态能耗模拟软件EnergyPlus分析了夏热冬冷地区低辐射中空玻璃对建筑采光的影响,综合评价了低辐射中空玻璃的节能效果。结果表明,采用高透型Low-E中空玻璃和遮阳型Low-E中空玻璃相对于普通中空玻璃都能够降低建筑的空调能耗。但是遮阳型Low-E中空玻璃会造成建筑的照明能耗增加较多,因此对于采光要求高的房间,高透型Low-E中空玻璃的节能性优于遮阳型Low-E中空玻璃。     

近零能耗建筑围护结构节能适宜性评价体系研究

目的建立不同气候区近零能耗建筑围护结构保温隔热节能技术适宜性评价体系.方法运用层次分析法和Delphi专家咨询法建立不同气候区近零能耗建筑围护结构节能适宜性评价体系,根据《近零能耗建筑技术标准》(GB/T51350—2019)中围护结构热工性能指标设计的严寒、寒冷和夏热冬冷地区外墙采用不同保温体系的做法,对不同厚度的模塑聚苯板、石墨改性聚苯板、聚氨酯板、岩棉条和真空绝热板等五种保温材料及系统进行相关试验,对不同气候区外墙保温隔热技术的地区适宜性体系进行验证.结果根据评价体系,建议严寒和寒冷地区优先采用模塑聚苯板或石墨聚苯板薄抹灰系统,夏热冬冷与夏热冬暖地区优先采用隔热涂料,并应考虑遮阳.结论该评价体系可以为近零能耗建筑围护结构方案设计提供参考.     

高寒地区铁路站房天然采光模拟及其优化设计

铁路站房是一类特殊的高大空间建筑,建设量大且使用频率高,照明能耗巨大。高寒地区日照资源丰富,在进行铁路站房设计时充分利用天然光,能够营造良好的建筑光环境,降低室内照明能耗,实现高寒地区生态环境保护目的。文中依据当地气候条件,采用参数化软件Rhino对高寒地区铁路站房进行动态采光模拟,发现天然采光存在采光均匀度低、过度曝光和眩光等问题,提出控制站房采光有效进深或设置高侧窗均能提高站房中部的有效采光量,改善采光均匀度;适当减少低侧窗的透光率可有效控制近窗处的采光量,防止过度曝光;设置可调节的感光水平遮阳或帘幕可防止眩光的产生,提高光环境舒适度;提升高侧窗透光率达到0.75以上时,候车厅能够获得良好的采光自足。     

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。     

广西南部地区建筑遮阳设计初探

首先分析了广西南部地区的气候特征,以及由于当地建筑设计中所流行的大玻璃和玻璃幕墙所造成的建筑使用中的热舒适性问题,并提出在该地区进行建筑遮阳设计的必要性;随后探讨了建筑外遮阳的形式、分类,并对典型外遮阳形式进行了模拟采光分析,并简要介绍了内遮阳、玻璃遮阳等其他建筑遮阳设施技术的一般形式、特点及应用方式,指出良好的遮阳设计应该达到既节能,又调节室内采光,同时丰富建筑造型的目的;最后结合以上分析,提出广西南部地区遮阳设计的具体策略; 并指出遮阳设计应与建筑设计过程有机结合,同时应当注重与智能系统的结合,以求实现建筑遮阳设计的最优化.     

日光照明室内照度动态计算方法

为了减少人工照明的耗电量,预测房间日光照明潜力,介绍了一种日光照明室内照度动态计算简便方法.它利用修正的Tragenza的房间平均照度模型,根据房间尺寸,窗户朝向、尺度,遮阳设施、材料反射系数、相邻建筑间相对位置,以及逐时太阳辐射数据和光热转换系数等来预测房间动态照度,进而计算日光照明潜力.通过用Visual Basic语言将该计算方法编入计算程序,对北京地区日光照明进行了实例分析,预测出5种常用遮阳装置下的建筑室内日光照明节能潜力.结果表明,该方法可以用来计算不同遮阳设施类型的窗户系统的建筑室内逐时有用日光照度,对规划设计阶段的建筑进行照明节能潜力的预测.     

夏季遮阳对建筑制冷照明能耗的影响

对3种不同遮阳特性的典型卷帘进行了遮阳系数和光学性能的实验测定.提出制冷照明综合能耗以及综合节能系数,构建了相应的典型房间尺寸和窗墙比,以此就遮阳装置对于制冷和照明能耗的全面影响进行综合研判.结果表明,可见光透过率高,遮阳系数低的卷帘更为节能.当窗墙比分别为0.3和0.5时,与标准玻璃相比,所研究卷帘的节能率达到66%和47%.当窗墙比为0.3,使用荧光灯时,对卷帘的开启度进行控制优化较之没有控制的情况节能5.4%.如采用光效较低的卤钨灯,节能率可达20.7%.基于模拟计算结果,在考虑光热环境的情况下节能的遮阳装置应该具有较高的可见光透过率和太阳能直接反射比.     

基于热舒适度和焓值的室内环境联控策略

在科技发展与节能减排的大环境下,舒适性与节能性成为室内环境调控的重要目标。以北京市某大学办公区域为研究对象,以舒适性和节能性为室内环境调控的目标,提出了一种室内环境联控策略。该策略充分考虑当地气候环境特点,设置室内外环境交换的条件,基于热舒适度对室内环境进行调。通过实测环境数据以及EnergyPlus的能耗模拟对该策略进行了验证,同时针对不同的室内环境控制模式下北京地区夏秋两季办公室内环境进行了舒适性与节能性的分析。结果显示：所提出的室内联控策略在改善室内热环境与节能方面有一定的优越性,不仅满足了室内环境的舒适度需求,而且较普通温控策略累计节省约68%能耗,该策略为室内办公环境的舒适性和节能性协调控制提供了参考方案。     

一种空调系统实时节能舒适控制新方法的可行性研究

针对现有热舒适控制方法存在的不能根据房间扰动进行实时控制、不能兼顾舒适和节能、控制模型参数整定不易精确及智能控制方法固有的限制性等问题,提出了基于复合形法的实时节能舒适控制方法。复合形法不需要精确的数学模型,通过不同热环境参数组合与测得的其相应的空调能耗值,求得在满足热舒适条件下使空调能耗值最小时的热环境参数的最优参数组合。扰动的变化和空调系统动作对室内热环境参数和PMV的影响必然出现滞后现象。通过对夏热冬冷地区办公建筑中扰动变化和空调系统动作对工作区热环境参数和PMV改变的滞后时间比较,得出了空调系统能够贴近最优参数组合运行的结论,因此在夏热冬冷地区办公建筑内利用复合形进行的实时节能舒适控制是可行性的。     

节能建筑复合墙体的非稳态热工性能

为节约土地资源和降低建筑主体结构工程造价，采用有限差分法、谐波法和反应系数法对节能建筑复合墙体的非稳态热工性能进行全面分析．复合墙体的传热反应系数、衰减倍数、延迟时间、热惰性指标和逐时壁温的计算结果表明，复合墙体对冬季供暖和夏季空调都具有良好的节能效果，其热稳定性和室内舒适性较传统非节能墙体有所提高；尽管外保温复合墙体的热惰性指标有所降低，但其夏季隔热性能却有所提高；外保温墙体的热工性能在冬夏两季均优于内保温墙体。     

不同地域下采光顶材料对建筑能耗的影响

为了定量研究采用不同的采光顶材料,以及在不同地理位置条件下,建筑的逐时能耗和自然照明的变化.以成都万达商业广场步行街采光顶为计算模型,利用能耗模拟软件DeST进行了全年逐时的供冷、采暖和采光能耗的模拟计算和分析.对于采用中空夹胶玻璃和真空Low-e玻璃的建筑采光顶空调的能耗较小;而对于不同地区,由于采光顶的存在,夏季冷负荷的增加比热负荷的增加都大.这样采光顶形式在不同地域下的应用提供了指导依据.     

基于建筑虚拟储能的分布式能源系统优化调度

由于建筑的热惰性及室内空气的蓄热属性,当系统制冷或制热设备功率变化后,室内温度存在滞后现象,同时室内温度在一定范围变化时不会影响人体的舒适度。该文根据建筑的蓄热属性建立了建筑虚拟储能模型,引入到分布式能源系统的优化调度当中,在用户可接受室温范围内对室温进行优化调节,实现了虚拟储能的充释能管理。算例以独栋的小型楼宇的夏季制冷场景为例,以包含环境因素的日综合运行成本最小为优化目标,根据求解结果分析了虚拟储能对调度产生的影响,结果表明建筑虚拟储能参与系统的优化调度使总费用下降约3.8%。     

内蒙古西部超低能耗草原民居外围护结构节能优化研究

为解决内蒙古西部草原民居建筑外围护结构设计不科学而造成的室内热环境质量差、能源浪费量大及供热能效低的问题。文章对内蒙古西部初始民居进行了分析,利用DeST软件优化建筑结构、替换保温材料、增加保温层厚度、更换外窗等方式研究外围护结构保温隔热性能对建筑能耗的影响,并对其经济性进行分析。通过净现值法,计算出了适合内蒙古西部草原民居的三种外保温材料不同厚度的净现值和节能率。结果表明：外墙围护结构的优化对建筑整体节能效果最好,节能率可达20.92%。内蒙古西部超低能耗草原民居外围护结构优化综合节能率超过86.7%,冬季采暖能耗为29.75 kW·h/m2。     

变风量空调系统控制优化方法研究

提出了“总风量-阀位控制法”和“最大负荷率-最小风量法”分别优化变风量空调系统送风静压和送风温度,并应用到一座实际建筑的变风量空调系统中.建立了变风量空调风系统模型,利用TRNSYS对大楼典型层风系统进行模拟,用实测数据验证模型正确性,模拟分析了典型日变风量系统优化前后的风机能耗.模拟结果表明,与定静压定送风温度的原控制方法相比,优化控制能节约风机能耗,在部分负荷下效果尤为明显,冬季和过渡季试验日的节能率分别为19.38%和15.58%.对2种控制方法下的全年能耗和室内热舒适性进行了试验对比测试,结果表明,全年的节能率为7.16%,而且室内热舒适性得到显著提高.     

内蒙古西部超低能耗草原民居相变墙体调温节能性研究

内蒙古西部草原民居冬季室内热环境质量普遍较差,采暖能耗高,而相变材料具有优异的热工特性。探索研究在外墙中加入石蜡基相变材料改善草原民居冬季室内热舒适性和降低采暖能耗的可行性,分析在临河地区冬季典型气象条件下,墙体材质、相变材料层厚度、对流换热系数和相变潜热对内壁面温度响应和节能性的影响。结果表明:不同墙体材质的导热系数影响墙体热性能,随着导热系数减小,温度衰减倍数增加,内壁面热稳定性提升;随着相变层厚度的增加,墙体保温性能不断增强;墙体内壁面温度波幅随对流换热系数的增大而增加;随着相变潜热的增大,对提升冬季室内热环境和减少采暖能耗方面有一定作用,但其效果有限。研究结果为内蒙古西部草原民居非透明围护结构的节能设计提供参考依据。     

北方乡村住宅节能与热舒适的形体参数多目标优化设计

为进一步降低北方乡村住宅采暖能耗、改善室内热舒适,依托Rhino-Grasshopper可视化编程平台,构建北方乡村住宅形体参数多目标优化设计框架.结合天津乡村实地调研数据,对北方乡村住宅规划和单体层面的9项形体参数进行了多目标优化,应用TOPSIS(technique for order preference by similarity to an ideal solution )综合评价法对帕累托解集进一步筛选,得到L型及U型乡村住宅形体参数最终设计方案.结果显示:优化后的L型乡村住宅采暖能耗及热舒适表现均优于U型;L型、U型乡村住宅形体优化方案在基准建筑基础上分别节约采暖能耗16.6%~18.0%,16.3%~26.4%,室内热舒适改善16.5%~17.5%,2.1%~19.0%.     

电气控制与平衡阀在高层建筑采暖中的应用

为了节省能源,满足人们对舒适度的要求,提高高层建筑采暖系统的效率,对高层建筑采暖系统进行研究。提出在采暖设计时采用电气控制与动态平衡阀来解决高层建筑采暖系统冷热不均、水力失调、运行费用过高问题,达到了节省能源、降低运行费用和管理费用并满足人们对室内环境的热舒适性要求的目的。