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《西安建筑科技大学》 2018年
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陕西典型中小学教学建筑热工节能优化策略研究

高鑫  
【摘要】:随着国家素质教育的普及,办学条件的不断改善,学生入学率显著提高,中小学校建设规模不断增加,对学习环境的要求也不断提高。为了应对不断增加的中小学建筑能源消耗,加强对中小学校建筑节能设计改造成为必然。本文通过深入分析国内外建筑的节能技术策略,尤其针对教育教学建筑,对影响其建筑能耗程度的主要因素进行归纳总结,逐一分析其优缺点以及适用性。以陕西省资源气候、建筑类型、常用建材等为基础,充分考虑各项节能措施的可行性与经济性,提出适宜于陕西中小学校教学建筑的节能技术策略。基于对教育教学建筑能耗主要影响因素分析,选择陕西某中学作为典型研究对象,对该中小学建筑热环境进行了实地测试,分析了教学建筑室内热湿环境的形成原因。以实测室外环境参数作为气象数据源,建立了该中小学建筑的Sketchup模型,利用EnergyPlus对所建建筑模型进行数值模拟分析,对比实测与模拟工况下的室内热环境,验证了所建模型的合理性。分析提出针对中小学建筑的不同节能路线,通过优化模拟分析,分别得到了外墙保温、屋顶保温、南向窗墙比、附加阳光间等节能因素对建筑能耗的影响关系;同时分析提出了最佳节能技术策略。得到了以下的结论:(1)测试结果表明,相邻房间的温度对室内黑球温度影响较大,说明室内人员热舒适与相邻房间温度有关;在室外温度波动较大的情况下,被测房间内的温度相对较稳定,测试期间教室内平均温度稳定在16℃左右;在同等天气及最佳节能策略条件下,模拟得到的室温稳定在19℃左右。由此可知,在最佳节能策略下的教学建筑的保温性能较好。(2)对于陕西地区的中小学建筑,外墙传热系数保持在0.432 W/(K·m~2)及以下,屋面的传热系数保持在0.360 W/(K·m~2)及以下,外窗的传热系数保持在2.100 W/(K·m~2)及以下。由于窗户保温较好,窗墙比根据实际情况选择0.5~0.7皆可。对于附加阳光间来说,进深可根据实际情况取0.6~1.2m。(3)通过数值模拟计算,从300余条节能策略中选择得到总体能耗最低的最佳节能策略“120mm外墙保温→120mm屋顶保温→0.7窗墙比→0.6m附加阳光间”;最佳工况相对于初始工况供暖能耗降低62.5%,节能效果明显。本研究关于中小学建筑热工节能优化设计策略,热工参数取值等结论将为其他地区教学建筑节能设计提供一定的借鉴作用。
【学位授予单位】:西安建筑科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TU244.2;TU111

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>薛建彬 >文凯
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