夏热冬冷地区居住建筑室内物理环境性能与能耗相关性研究

摘要

随着现代科学技术的不断提高，人们对精神文明的需求也日益增加，建筑室内环境性能也成为高品质生活的重要指标。但由于外界参数和建筑本身等因素，建筑室内环境性能并不能达到我们所期望的目标。人们通过各种方式提升建筑性能，满足人员需求，一些改善室内环境性能的设备系统被运用于建筑当中。但这是以消耗大量能耗为代价的。据EP发布数据统计，自2010年始，中国一次能源消费已连续多年居全球之首，未来我国能源消费仍将保持持续增长。建筑总量的不断增加与室内环境性能的不断改善，必然会造成能耗的大幅增长。因此，对建筑室内环境性能和能耗进行相关性研究，在提升建筑室内环境性能的同时将能耗控制在合理的水平，是一个值得研究的方向。
　　本文首先对建筑室内环境性能与建筑能耗相关基础理论进行研究，并在此基础上分别总结归纳对建筑室内声环境、光环境、热环境、建筑能耗产生影响的因素，并将影响建筑室内环境性能与建筑能耗的因素进行耦合分析，确定共同影响因素，建立指标体系，为后文的相关性研究奠定基础。
　　其次，以DesignBuilder、Ecotect、Airpak、Cadna等模拟软件作为分析工具，先对模型建筑进行建筑能耗、室内光环境性能、室内热环境性能、室内声环境性能的现状分析；确立建筑朝向、体形系数、建筑遮阳、窗墙比、外墙类型、外窗类型、屋顶类型七个影响因素，以模拟软件作为分析工具，拟合方程作为分析方法，定量的探究各单项因素在不同取值水平下对室内环境性能与能耗的影响程度，产出各单项因素与能耗、室内环境性能之间的函数关系。
　　接着，以多目标最优化原理为理论基础，选取层次分析法，建立层次结构模型，根据因素对目标性能影响程度的分析，结合标度描述，对影响因素进行两两对比，建立相对重要性判断矩阵。利用MATLAB软件对矩阵进行计算，最后得出各因素对综合指标的具体影响权重与主次顺序。以此为突破点，总结出一套建筑综合指标优化设计方法，为建筑实现不同侧重功能提供一定参考与借鉴。并可在给定函数关系的前提下，利用LINGO软件，进行非线性规划求解，实现多目标最优化。
　　最后，根据前期研究结果，集成不同方案进行对比。以案例分析说明建筑不同侧重点下综合指标相关因素权重大小、取值水平的差异，以及建筑综合指标评判方法的运用流程。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究目的和主要研究内容

1.4 研究方法

2 建筑室内物理环境性能与能耗基础理论研究

2.1 建筑室内物理环境性能

2.2 建筑能耗

3 夏热冬冷地区建筑影响因素指标体系

3.1 建筑室内物理环境性能影响因素

3.2 建筑能耗影响因素

3.3 室内环境性能与能耗共同影响因素耦合分析

4 室内物理环境性能与能耗共同影响单因素程度分析

4.1 分析工具

4.2 模型建筑现状分析

4.3 建筑本体构造参数调研

4.4 指标性能单项分析

4.5 本章小结

5 室内物理环境性能与能耗共同影响因素组合优化分析

5.1 最优化方法

5.2 多目标最优化——层次分析法

5.3 层次结构模型建立

5.4 描述标度及相对重要性判定

5.5 判断矩阵计算

5.6 权重数据分析

5.7建筑综合指标优化设计方法

5.8 本章小结

6 建筑不同功能侧重点因素集成举例

6.1 能耗侧重方案

6.2 室内光环境侧重方案

6.3 方案能耗对比分析

7 结论和展望

7.1 主要结论

7.2 展望

致谢

参考文献

附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录