严寒地区办公建筑自然采光对建筑能耗影响分析研究

摘要

我国目前的能源形势十分严峻，建筑能耗巨大，办公建筑能耗占到总建筑能耗的很大一部分，采用建筑节能技术，降低建筑能耗是当前迫在眉睫的任务。
　　和人工光源相比，天然光更有利于室内人员的身心健康，为人们顺利完成各项工作提供一个舒适的室内光环境。在建筑设计阶段考虑利用自然采光，通过合理的空间设计使更多的天然光进入建筑内，满足人们的采光需求，减少照明设备开启的时间，降低照明能耗。
　　严寒地区办公建筑因其特殊的气候条件，以及由此对建筑围护结构热工参数的限制，导致与其他气候区在照明负荷与空调采暖负荷特征上存在明显差异。必须根据其实际能耗特征，分析影响照明能耗的主要因素，研究自然采光对建筑能耗的影响规律。
　　本文以哈尔滨某单内廊中庭式办公建筑为研究对象，对2014年全年照明能耗以及建筑总能耗进行分析，发现照明能耗的大小与季节性差异有着较大关联，照明能耗占总能耗比例较大，具有较大节能潜力。利用DesignBuilder能耗模拟软件，建立建筑模型，采用控制变量法分析建筑模型在不同窗墙比、不同天窗面积比例、不同外墙传热系数、不同可见光透射率和近红外透射率时，照明能耗、空调采暖能耗以及建筑总能耗的变化规律。
　　对于严寒地区单内廊中庭式办公建筑，天窗面积比例一定，窗墙比在0.4～0.45时，建筑总能耗取得最小值;在窗墙比和其他因素一定，天窗面积比例为40％时，建筑总能耗最小。在建筑设计阶段，可以通过改变天窗面积的大小来增大窗墙比，在建筑总能耗一定的情况下，获得更多的自然采光。降低外墙传热系数并不能改变最佳窗墙比的大小。可见光透射率和近红外透射率对建筑能耗有着重要影响，通过调整可见光透射率和近红外透射率的大小，可以改变建筑最佳窗墙比的大小。从建筑总能耗和最佳窗墙比的角度分析，可见光透射率的合理取值范围为0.6～0.8，近红外透射率的合理取值范围为0.3～0.5。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 自然采光研究现状

1．3 研究方法

1．4 研究目标

1．5 研究内容

第二章 自然采光影响因素和能耗特征分析

2．1 能耗模拟软件介绍

2．2 自然采光的评价指标与相关设计标准

2．2．1 自然采光评价指标

2．2．2 办公建筑采光与照明设计标准

2．3 自然采光影响因素

2．3．1 窗墙比

2．3．2 天窗面积比例

2．3．3 可见光透射率与近红外透射率

2．4 能耗特征分析

2．5 本章小结

第三章 自然采光照度和照明能耗模拟与实测验证

3．1 实测对象和房间使用情况

3．2 测试时间以及天气情况

3．3 测试设备以及实测点选择

3．4 实测结果与模拟结果对比分析

3．5 照明能耗对比分析

3．6 本章小结

第四章 不同因素对建筑能耗影响分析

4．1 建筑模型和模拟分析方法

4．1．1 建筑模型

4．1．2 模拟分析方法

4．2 窗墙比和天窗面积比例对建筑能耗影响分析

4．2．1 窗墙比对空调采暖能耗影响分析

4．2．2 窗墙比对照明能耗影响分析

4．2．3 天窗面积对空调采暖能耗以及照明能耗影响分析

4．2．4 天窗面积与窗墙比对建筑总能耗影响分析

4．3 外墙传热系数对建筑总能耗影响分析

4．3．1 研究方法

4．3．2 模拟结果与分析

4．4 窗墙比对不同季节建筑总能耗影响分析

4．5 可见光透近红外射率与透射率

4．5．1 可见光透射率对空调采暖能耗以及照明能耗的影响分析

4．5．2 近红外透射率对空调采暖能耗以及照明能耗的影响分析

4．5．3 近红外透射率和可见光透射率对建筑总能耗影响分析

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢