本文關(guān)鍵詞：全年動態(tài)建筑采光與能耗模擬方法研究

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【摘要】：太陽能是維持地球生命系統(tǒng)的重要因素,它為地球提供淵源不斷的能源,也是人類生產(chǎn)生活中不可多得的可再生能源。太陽的自發(fā)光給建筑室內(nèi)帶來天然照明的同時,其太陽輻射產(chǎn)生的熱量對室內(nèi)熱環(huán)境同樣造成了影響�？梢岳斫鉃�,太陽能影響著建筑室內(nèi)的光環(huán)境以及自然光影響下的人工照明、采暖制冷能耗。然而,照明能耗與采暖制冷能耗占據(jù)了建筑中能源消耗的絕大多數(shù)。因此,在建筑設(shè)計階段應(yīng)該綜合考慮建筑室內(nèi)的光環(huán)境及自然光影響下人工照明、采暖、制冷能耗之間的關(guān)系。在設(shè)計階段對方案進行采光與能耗的模擬可以有效避免由于設(shè)計缺陷導(dǎo)致的采光不良以及自然光影響下的照明、采暖、制冷能耗過大等不足。在對國內(nèi)外采光與能耗模擬方法的研究中發(fā)現(xiàn)目前的模擬方法存在采光與能耗分平臺模擬、模擬時間非全年動態(tài)等問題。因此本文針對目前研究中存在的問題,利用文獻梳理、計算機模擬、及數(shù)據(jù)統(tǒng)計等研究手段,提出了全年動態(tài)的建筑采光與能耗聯(lián)合模擬方法,并驗證了模擬方法在采光與能耗同平臺全年動態(tài)模擬、不同地區(qū)、模型細化、復(fù)雜形體參數(shù)化建模等方面的可行性。并且,通過模擬方法在外窗設(shè)計及遮陽設(shè)計中的應(yīng)用方法闡述了模擬方法具有應(yīng)用更廣泛,計算更效率、結(jié)果更準(zhǔn)確的特點。本文的研究目的是為了給建筑的采光與能耗的模擬提供新的手段及方法依據(jù)且為今后建筑物理性能模擬提供更多選擇。研究過程主要分為五大部分:第一部分緒論,主要對國內(nèi)外建筑采光與能耗的研究現(xiàn)狀進行了文獻的整理與主要研究內(nèi)容的綜述。第二部分相關(guān)概念解析與基礎(chǔ)研究。通過概念進行解析,明確文章中模擬時間為全年8760h、天空光根據(jù)氣象文件進行動態(tài)變化、文中提及的能耗為建筑室內(nèi)在自然光影響下的照明、采暖、制冷能耗。第三部分方法構(gòu)建,由于目前采光與能耗的模擬方法均需要借助Radiance和EnergyPlus模擬平臺進行模擬與分析,于是本章節(jié)在分析了Radiance與Enenrgy Plus軟件運行方式及內(nèi)部算法基礎(chǔ)上,指出了目前采光與能耗模擬現(xiàn)存問題的原因在于這兩款軟件各自在建模及內(nèi)部計算方面的局限性。選擇GH作為將兩款軟件協(xié)同合作的平臺,并利用DIVA插件實現(xiàn)協(xié)同合作。第四部分通過將模擬方法在不同地區(qū)、模型細化、復(fù)雜形體建模等方面的應(yīng)用,驗證模擬方法在全年動態(tài)采光與能耗模擬、不同地區(qū)分析、模型細化影響、復(fù)雜形體建模、參數(shù)化調(diào)整、及遮陽有效等方面的可行性。第五部分將模擬方法應(yīng)用于外窗的設(shè)計及外遮陽構(gòu)建的設(shè)計中,闡述模擬方法在與光相關(guān)的外窗及遮陽方面的應(yīng)用方法。第六部分結(jié)論與展望。
【關(guān)鍵詞】：全年動態(tài) 光環(huán)境 能耗 參數(shù)化 復(fù)雜形體建筑
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU113.5;TU111.195
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-12
• 第一章 緒論12-23
• 1.1 研究背景12-13
• 1.1.1 我國建筑能耗現(xiàn)狀12
• 1.1.2 天然采光與建筑節(jié)能12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及現(xiàn)存問題13-19
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-18
• 1.2.3 現(xiàn)存問題分析18-19
• 1.3 研究內(nèi)容及創(chuàng)新點19-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容19
• 1.3.2 創(chuàng)新點19-20
• 1.4 研究目的及意義20
• 1.4.1 研究目的20
• 1.4.2 研究意義20
• 1.5 研究方法及技術(shù)路線20-23
• 1.5.1 研究方法20-22
• 1.5.2 技術(shù)路線22-23
• 第二章 相關(guān)概念解析與基礎(chǔ)研究23-41
• 2.1 相關(guān)概念解析23-24
• 2.1.1 全年動態(tài)23
• 2.1.2 太陽輻射得熱系數(shù)（SHGC）23
• 2.1.3 能耗23-24
• 2.1.4 參數(shù)化24
• 2.2 基礎(chǔ)知識概述24-36
• 2.2.1 地域性光氣候24
• 2.2.2 采光評價指標(biāo)與評價標(biāo)準(zhǔn)24-27
• 2.2.3 天空亮度分布模型27-29
• 2.2.4 采光與能耗計算原理及相關(guān)公式29-36
• 2.3 采光與能耗模擬軟件綜述36-41
• 2.3.1 采光模擬軟件綜述36-38
• 2.3.2 能耗模擬軟件綜述38-40
• 2.3.3 采光與能耗模擬軟件選擇40-41
• 第三章 全年動態(tài)采光與能耗模擬方法構(gòu)建41-59
• 3.1 基于RADIANC的建筑采光模擬方法研究41-45
• 3.1.1 Radiance背景介紹41
• 3.1.2 采光算法與模擬流程41-42
• 3.1.3 性能特點及精確性42-43
• 3.1.4 DAYSIM采光模擬平臺43-45
• 3.2 基于EnergyPlus的建筑能耗模擬方法研究45-48
• 3.2.1 背景介紹45-46
• 3.2.2 EnergyPlus負荷算法與模擬流程46
• 3.2.3 EnergyPlus性能特點與精確性46-48
• 3.3 全年動態(tài)的建筑采光與能耗模擬方法建立與平臺選擇48-59
• 3.3.1 目前采光與能耗模擬方法的問題分析48-49
• 3.3.2 全年動態(tài)的采光與能耗模擬方法流程建立49-50
• 3.3.3 參數(shù)化建模平臺選擇50-52
• 3.3.4 全年動態(tài)采光與能耗模擬平臺選擇52-59
• 第四章 全年動態(tài)的建筑采光與能耗模擬方法可行性研究59-82
• 4.1 研究內(nèi)容59-60
• 4.2 基于地域性氣候的全年動態(tài)采光與能耗模擬可行性60-72
• 4.2.1 研究框架60-61
• 4.2.2 模型建立與模型參數(shù)設(shè)定61-62
• 4.2.3 代表城市選取與氣候特點分析62-64
• 4.2.4 模擬結(jié)果分析64-72
• 4.3 模型細化對模擬結(jié)果影響的可行性72-79
• 4.3.1 研究框架72-73
• 4.3.2 模型建立與參數(shù)設(shè)定73-75
• 4.3.3 模擬結(jié)果分析75-79
• 4.4 復(fù)雜形體參數(shù)化建模及遮陽有效可行性79-82
• 4.4.1 研究框架79-80
• 4.4.2 物理模型建立及參數(shù)設(shè)定80-81
• 4.4.3 模擬結(jié)果分析81-82
• 第五章 全年動態(tài)的建筑采光與能耗聯(lián)合模擬方法應(yīng)用性研究82-101
• 5.1 應(yīng)用性研究思路闡述82-83
• 5.1.1 應(yīng)用性研究目的82
• 5.1.2 室內(nèi)光環(huán)境與能耗的影響因素分析82
• 5.1.3 應(yīng)用性研究內(nèi)容82-83
• 5.2 模擬方法在外窗設(shè)計中的應(yīng)用83-89
• 5.2.1 窗墻比與窗系統(tǒng)性能的選擇83-86
• 5.2.2 外窗形式的選擇86-87
• 5.2.3 窗臺高的確定87-89
• 5.3 模擬方法在遮陽構(gòu)件設(shè)計中的應(yīng)用89-101
• 5.3.1 遮陽構(gòu)建的多方案選擇89-94
• 5.3.2 遮陽構(gòu)建的方案優(yōu)化94-99
• 5.3.3 模擬方法在遮陽構(gòu)建設(shè)計中的應(yīng)用99-101
• 第六章 結(jié)論與展望101-104
• 6.1 結(jié)論101-103
• 6.2 展望103-104
• 參考文獻104-107
• 作者簡介107
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文107-108
• 致謝108-109

【參考文獻】

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本文編號：941124