上海地区遮阳住宅建筑自然采光与能耗研究

摘要

本文通过对上海地区住宅无遮阳下的光环境进行模拟,得出不同住宅的天然光环境情况。并分析了窗的设置对室内天然采光的影响。在传统遮阳情况下,和无遮阳对比,得出了传统遮阳不同遮阳系数(SC)对住宅室内光环境的影响,同时,对不同SC下的光环境和能耗进行模拟,得出采光与能耗的平衡点的影响因素。最后,用带反射板的百叶遮阳对传统遮阳与下进行改善,对比分析了改善后的光环境和能耗情况。
　　 通过本文的模拟分析,主要得出以下结论:
　　 1、在无遮阳情况下,上海地区住宅全年天然采光光环境质量在一年的前几个月呈上升趋势,后几个月比呈下降趋势,春夏季节室内的天然采光情况明显优于秋冬两季。同时,在窗户参数对天然采光影响方面,得出下列结论:窗墙比越大,采光效果越好;高宽比越大,对进深的天然采光越有利;窗台越高,房间进深方向上均匀性越好。
　　 2、在SC对住宅房间天然采光的影响中,对于所有研究对象,SC越小,房问控制单元的天然采光达标率越低,并且随着SC趋于线性变化,且衰减幅度较大。其中不论哪种住宅,5月15日和8月15日这两个典型日的各种SC下的天然采光情况明显优于其他两个典型日的情况,典型日11月15日在各种SC下的情况都是最差。同时根据统计的数据,可以看出特定SC下,别墅在利用自然光方面的情况最好,高层建筑最差。
　　 3、在人工照明的补充方面,随着SC的逐渐减小,人工照明的功率补充值越趋增加。随着窗墙比的增大,人工照明补充量越少;随着窗台高度的增大,人工照明补充量越多;随着窗高宽比的减少,人工照明补充量越多。在能耗模拟中,窗墙比,窗台高度以及窗的高宽比对SC平衡点均存在影响,具体情况为:在某SC范围内,存在一个特定的窗墙比,在这个窗墙比之下,能耗达到最小值;在某特定窗台高度范围内,SC取值大小与能耗成反比;在窗的某宽高比范围内,存在一个SC取值,在此SC下的能耗最低。
　　 4、通过用带反射板遮阳百叶遮阳来对传统的遮阳进行优化,在光环境方面,优化后室内人工照明补充量总体上比较平均,随SC的变化变化不大,各SC值下均小于传统遮阳下的情况。最佳采光点出现在SC为0.7即上部反射板比例为75％的时候。在能耗方面,优化后的遮阳系统夏季能耗小于传统的遮阳,SC越小,能耗越最低。通过对传统这样的改善,可以改善室内的天然采光,同时达到节能的目的。
　　 最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 能源问题

1.1.2 环境问题

1.1.3 节能问题

1.2 天然采光的发展历史及现状

1.2.1 天然采光在建筑中的运用

1.2.2 天然采光与昼间人工照明

1.2.3 天然采光的研究现状

1.2.4 室内光环境的质量控制

1.2.5 天然采光的意义

1.3 建筑遮阳

1.3.1 遮阳的产生

1.3.2 遮阳的应用

1.3.3 遮阳的效果以及需要进一步研究的方向

1.4 天然采光与建筑遮阳的关系

1.4.1 天然采光对建筑能耗的影响

1.4.2 遮阳对建筑能耗的影响

1.4.3 天然采光与建筑遮阳的矛盾与联系

1.5 前人研究中的不足

1.6 课题的研究目的、研究内容以及方法、意义

1.6.1 课题的研究目的

1.6.2 课题的研究内容

1.6.3 课题的研究方法

1.6.4 课题的研究意义

1.7 本章小结

第2章 上海地区无遮阳住宅建筑室内天然采光的光环境分析

2.1 上海气候特征

2.2 住宅建筑的选择与模型的建立

2.1.1 别墅建筑模型

2.1.2 多层住宅模型

2.1.3 高层住宅模型

2.3 室内天然采光的质量控制

2.3.1 照度控制

2.3.2 天然采光系数控制

2.3.3 眩光控制

2.4 住宅天然采光下室内光环境的模拟与评价

2.4.1 别墅天然采光室内光环境的模拟与评价

2.4.2 多层住宅天然采光室内光环境的模拟与评价

2.4.3 高层住宅天然采光室内光环境的模拟与评价

2.4.4 小结

2.5 无遮阳下窗参数变化对室内天然采光的影响分析

2.5.1 窗墙比对室内天然采光的影响

2.5.2 窗高宽比对室内天然采光的影响

2.5.3 窗台高度对室内天然采光的影响

2.6 本章小结

第3章 传统遮阳设施对住宅室内天然采光的影响

3.1 别墅不同SC下室内光环境的模拟与分析

3.1.1 别墅不同SC下天然采光全年综合采光系数模拟结果

3.1.2 别墅不同SC下室内光环境的分析

3.1.3 SC对住宅房间天然采光的影响

3.1.4 别墅不同SC对全年天然采光光环境变化的影响

3.2 多层住宅不同SC下天然采光室内光环境的模拟与评价

3.2.1 多层住宅不同SC下天然采光全年综合采光系数模拟结果

3.2.2 多层住宅不同SC下室内光环境的分析

3.2.3 SC对住宅房间天然采光的影响

3.2.4 多层住宅不同SC对全年天然采光光环境变化的影响

3.3 高层住宅不同SC下天然采光室内光环境的模拟与评价

3.3.1 高层住宅不同SC下天然采光全年综合采光系数模拟结果

3.3.2 高层住宅不同SC下室内光环境的分析

3.3.3 SC对住宅房间天然采光的影响

3.3.4 高层住宅不同SC对全年天然采光光环境变化的影响

3.3.5 不同住宅对天然采光衰减的影响

3.4 本章小结

第4章 传统遮阳情况下采光与能耗平衡点的研究

4.1 人工照明的补充情况

4.1.1 不同窗墙比下各SC夏季人工照明的补充情况

4.1.2 不同窗台高度各SC下夏季人工照明的补充情况

4.1.3 窗不同高宽比各SC夏季人工照明的补充

4.2 平衡点的选择

4.2.1 建筑围护结构热工计算

4.2.2 传统遮阳系统遮阳系数的确定

4.2.3 空调开启时间表及系统的确定

4.2.4 夏季SC平衡点的研究

4.3 本章小结

第5章 遮阳系统性能优化研究

5.1 室内天然光环境的实测

5.1.1 测点布置以及仪器

5.1.2 实测结果及分析

5.2 带反射板遮阳百叶遮阳系统遮阳系数的研究

5.3 优化后的带反射板遮阳百叶遮阳对室内天然采光的影响

5.3.1 百叶遮阳系统遮阳系数(SCb)的设置

5.3.2 带反射板百叶遮阳系统对照明补充的影响分析

5.3.3 结果分析

5.4 优化后的带反射板遮阳百叶遮阳对能耗的影响

5.5 本章小结

第6章 课题研究的结论与总结

6.1 本文的主要工作

6.2 本文的主要结论

6.3 今后需要改进的工作

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果