建筑论文提纲

论文题目：基于天然采光和建筑能耗的寒冷地区被动房透明围护结构研究 ——以山东建筑大学超低能耗教学实验楼为例

摘要：能源与环境的双重危机下,许多国家改变其以往只追求经济增长而忽略能源、环境问题的做法,将节约能源和保护生态环境作为可持续发展的重要内容。其中针对建筑行业而言,将被动式超低能耗建筑作为行业内节能减排的重点,并通过制定标准与创新技术后取得了一定成绩。在共同推动建筑低能耗节能工作迈向下一阶段中,很多国家提出了相似但不同的定义,主要有超低能耗建筑、近零能耗建筑、（净）零能耗建筑,也相应出现了具有专属技术品牌的技术体系,如德国“被动房”技术体系。由于被动房这类建筑在我国发展较晚,具体技术路线下的运行效果及研究成果较少,若参考德国的被动房标准可能无法适应各个地区的气候及其他自然条件。为此,本文以寒冷地区山东建筑大学被动式超低能耗教学实验楼作为研究对象,发现在实际使用过程中室内天然采光不足的情况,白天大部分时段光线较暗,需要开灯来满足工作台面的照度,就此现象开展了问卷调研和实测工作。结果表明,室内天然采光不足与建筑透明围护结构密切相关,并且与透明围护结构有关的各项参数还会影响到房间内的采暖、制冷与照明能耗。所以本文针对山东建筑大学被动式超低能耗教学实验楼的透明围护结构进行优化设计,分析优化后的建筑采暖、制冷与照明能耗水平,以及室内天然采光状况与经济效益,得出被动式超低能耗建筑透明围护结构设计策略,实现建筑在满足室内采光标准的同时降低全年综合能耗的目标。首先通过文献梳理,总结国内外被动式超低能耗建筑与透明围护结构的发展历程及研究概况。相关文献研究表明,透明围护结构作为建筑外围护结构中最薄弱的环节,其综合性能的提升对营造建筑良好的天然采光环境及节约能源极为重要。其次,将投入使用的山东建筑大学被动式超低能耗教学实验楼作为研究对象,对主要使用者进行问卷调查,以及对实验楼各个朝向房间的天然采光与室内温、湿度情况进行实测。分析产生上述实测结果的原因,对中、德两国被动式超低能耗建筑的技术标准进行探讨并约束其采暖、制冷以及综合能耗取值,在此基础上对寒冷地区被动式超低能耗建筑的透明围护结构典型组合进行研究。再次,借助Ecotect软件进行透明围护结构影响下的被动房室内天然采光模拟,综合分析了与透明围护结构有关的各参数对室内天然采光的影响程度,采用敏感性分析法对比得出各参数对室内天然采光环境影响的权重,得出有利于提高天然采光质量的透明围护结构设计策略。并建立山东建筑大学被动式超低能耗教学实验楼简化后的基础模型,借助Design Bulider软件进行透明围护结构影响下的被动房采暖、制冷、照明以及综合能耗的模拟,综合分析了与透明围护结构有关的各参数对建筑各项能耗的影响程度,并对其各参数进行敏感性分析,得出有利于降低建筑能耗的透明围护结构设计策略。最后,在透明围护结构对被动房天然采光与建筑各项能耗模拟分析的基础之上,研究其各项参数与建筑能耗之间的关系,筛选出透明围护结构的关键参数。将关键参数进行正交试验设计得出多因素耦合作用下的被动房采暖、制冷、照明以及综合能耗,再借助SPSS软件对模拟数据进行多重线性回归分析,得到山东建筑大学被动式超低能耗教学实验楼综合能耗的数学计算模型。根据该计算模型对透明围护结构进行优化改造,在满足被动式超低能耗建筑各项能耗限值的要求下进行天然采光验证,筛选出满足建筑采光标准的方案并分析其优化后的节能效益和环境效益,为今后寒冷地区被动式超低能耗建筑透明围护结构设计提供参考。

关键词：被动房;透明围护结构;天然采光;建筑能耗;模拟优化

学科专业：建筑学

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究意义

1.3 国内外研究概况

1.3.1 国内外被动式超低能耗建筑研究概况

1.3.2 国外透明围护结构研究概况

1.3.3 国内透明围护结构研究概况

1.3.4 现有研究的局限性

1.4 研究内容及方法路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 研究方法

1.4.3 技术路线

第2章 被动房现状分析及调研实测

2.1 项目现状

2.1.1 项目概况

2.1.2 济南地区气候特征

2.1.3 济南地区太阳能资源分布与光气候分区

2.2 被动房运行期间问卷调查

2.2.1 问卷调查方法

2.2.2 问卷调查结果及分析

2.3 被动房室内光环境与温、湿度实测分析

2.3.1 光环境实测

2.3.2 温、湿度实测

2.4 天然采光不足的原因与国内外标准对比

2.4.1 被动房透明围护结构构造设计及安装做法

2.4.2 德国“被动房”标准

2.4.3 被动房能耗与负荷计算

2.4.4 被动式超低能耗建筑技术标准

2.5 寒冷地区被动房透明围护结构材料性能及典型组合

2.5.1 开启方式

2.5.2 玻璃及镀膜

2.5.3 窗框

2.5.4 遮阳

2.5.5 寒冷地区被动房透明围护结构的典型组合

2.6 本章小结

第3章 透明围护结构对天然采光的影响因素分析

3.1 采光设计标准及模拟软件选择

3.1.1 办公建筑采光设计标准

3.1.2 室内天然光环境评价标准

3.1.3 模拟软件的选择

3.2 模型建立及参数设置

3.3 各影响因素及其敏感性分析

3.3.1 窗地比

3.3.2 玻璃可见光透射比

3.3.3 透明围护结构形状

3.3.4 透明围护结构高度

3.3.5 窗台高度

3.3.6 各因素敏感性分析

3.4 天然采光影响下的照明控制策略

3.4.1 人工照明控制

3.4.2 定时照明控制

3.4.3 天然采光控制

3.5 本章小结

第4章 透明围护结构对建筑能耗的影响因素分析

4.1 模拟软件选择

4.2 模型建立及参数设置

4.2.1 模型建立及建筑参数说明

4.2.2 室内设计参数设置

4.2.3 基准建筑能耗模拟结果

4.3 各影响因素及其敏感性分析

4.3.1 窗墙比

4.3.2 传热系数

4.3.3 太阳得热系数

4.3.4 玻璃可见光透射比

4.3.5 各因素敏感性分析

4.4 本章小结

第5章 透明围护结构优化设计及经济性分析

5.1 透明围护结构节能设计参数筛选

5.1.1 正交试验

5.1.2 多重线性回归分析拟合预测模型

5.2 透明围护结构优化设计

5.2.1 多重线性回归方程计算结果验证

5.2.2 透明围护结构优化设计方案

5.3 优化后经济性分析

5.3.1 节能效益

5.3.2 环境效益

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 本研究中的不足

6.3 对未来工作的展望

附录1

附录2

参考文献