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重庆地区典型农村住宅外窗和外遮阳板优化研究

张青山  
【摘要】:建筑节能的研究重点长期以来均是城镇建筑,而忽视了农村住宅建筑这个庞大的建筑对象的节能设计。由于外窗引起的空调采暖能耗比较大,所以外窗节能一直是影响建筑节能的一个很重要的研究内容。但是现有研究对象很少是针对农村住宅建筑,并且过分关注优化外窗节能设计而忽视改善农村建筑室内的光环境,尤其是重庆地区光气候条件很差的地方。 本文通过对太阳辐射对建筑的热作用的理论分析、透光围护结构的显热传递过程的理论分析,提出把外窗朝向、窗墙比、玻璃类型及外遮阳板作为一个整体进行综合分析,基于能耗和采光进行优化设计,并对优化方案进行经济性分析,最终得到适应该地区的外窗和外遮阳板组合方案。 首先,介绍了太阳辐射对建筑的热作用、透光围护结构的显热传递等理论。然后对重庆地区住宅建筑室内的热环境与光环境的评价体系进行阐述,为下面的验证农村住宅外窗优化的必要性和判定室内自然采光达标提供依据。 然后团队成员分别在2011年至2012年的典型季节采用分层抽样对重庆地区的农村住宅进行采访和测试,了解重庆地区农村住宅建筑形式及室内的光环境和热环境的情况。结果显示该地区的农村住宅室内的光环境和热环境很差,因为外窗对这两个方面的影响最大,所以对农村住宅建筑外窗进行优化设计很有必要。 其次比较当前普遍使用的建筑自然采光和能耗模拟分析性能分析软件的种类及各自的优缺点,选择本研究所用到的DesignBuilder软件。结合调研情况建立重庆地区典型农村建筑模型,并给出了详细的围护结构材质、人员设备信息、玻璃类型的具体参数指标等。为减少试验次数,利用SPSS软件设计正交试验方案。 最后文章分别通过对外窗和外遮阳板对建筑室内的自然采光和建筑能耗影响主体间效应即差异性的F值大小进行比较,得到外窗朝向、窗墙比、玻璃类型及遮阳板各自的影响效应程度大小顺序。并以此作为判定依据,给出了满足自然采光和减少空调能耗的外窗和外遮阳板组合方案,并对不同方案进行了经济性的比较。 通过分析得到结论:对于重庆地区典型农村住宅来说,建筑外窗不适宜采用单层6mm蓝色玻璃或者其他镀膜玻璃,结合自然采光分析和能耗分析的结果,推荐建筑外窗主要朝向为南向、西南、及东南向,外窗窗墙比范围在0.25-0.3为最佳。推荐的外窗组合是重庆地区农村住宅建筑采用现有水平的外遮阳板时,玻璃采用单层6mm透明玻璃,窗墙比为0.25;未采用水平外遮阳板时,外窗玻璃宜采用双层中空玻璃3+6A+3,窗墙比为0.25。对于新建建筑来说,外窗玻璃宜采用双层中空玻璃3+6A+3,窗墙比为0.25,不建议使用现有水平的外遮阳板。


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