长江流域住宅建筑主被动式技术混合优化策略研究

摘要

本研究来源于十三五国家重点研发计划项目“长江流域建筑供暖空调解决方案和相应系统”（课题编号：2016YFC0700306）。就长江流域住宅建筑空调系统的能耗特点而言，平均每户空调器安装数量多、空调器的使用时间短、平均总体能耗较低、而能耗的集中度却很高。但是由于住宅建筑人员行为之间的差异性，导致不同住户之间所消耗的能耗差距非常大。因此，通过改进居民对空调的使用行为可以大大降低空调能耗。本文以“被动优先、主动优化”的原则，针对长江流域地区住宅建筑的空调设备的运行模式进行优化。　　首先对长江流域典型城市上海、成都、杭州、长沙、重庆进行了问卷调研，获得了8481份问卷。通过spss数理统计分析，得到了该地区居民传统的空调运行模式及自然通风模式，为后文分析传统的居民空调使用模式所存在的潜在节能点提供了依据。　　为定量分析被动式节能技术在长江流域各个子气候条件下的节能效果的差异性，选取外墙保温、节能窗、与遮阳构件等被动式技术，针对每个分区利用EnergyPlus 动态模拟了各个节能技术的节能效果，并结合 P1-P2 经济模型分析方法，计算出了各种节能技术在不同气候区内的寿命周期总投资净现值。最后得到了各个被动式节能技术在不同气候区下的节能效果与经济效益并进行了优选排序，为相应主动式技术的应用提供了数据支持。　　由于长江流域各子气候区气候条件差异巨大，只是依靠被动式节能技术不能达到全年能耗20kWh/(m2·a)的能耗指标要求，本文同时对主动式技术进行了优化。根据被动式技术应用所带来的节能效果，为达到能耗指标20kWh/(㎡.a)，反算了各项被动式节能技术应用后住宅建筑空调器所需达到的全年综合能效比，为达到该综合能效值，针对不同的气候地区，在被动式集成后的模型基础之上，使用同样的方式，对自然通风与空调相互切换时的温度指标以及自然通风延迟时间做了定量研究，并与第二章问卷调研中用户的传统使用模式进行了能耗对比分析，得到了不同气候分区房间空调器的启闭条件的优化结果。　　另外，监测了芜湖和重庆从12月17号至3月3号共计七户住户的室内温湿度及能耗，使用实际的监测数据分析了主被动式节能技术所带来的应用效果，对比了能耗及室内温湿度的误差，验证了模型的准确性。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.1.1 研究问题的提出

1.1.2 研究现状

1.1.3 被动式技术概念的发展

1.1.4 不同气候区被动式技术集成的研究现状

1.2 空调运行模式研究现状

1.2.1 空调运行模式国外研究现状

1.2.2 空调运行模式国内研究现状

1.3 长江流域气候特征

1.4 总结与评价

1.5 课题研究内容及目的

2 长江流域地区住宅行为调研

2.1 引言

2.2 调研问卷设计

2.2.1 基本情况调研

2.3.1 基本情况分析

2.3.2 冬季采暖相关情况分析

2.3.3 多因素方差分析

2.3.4 差异化分析

2.3.5 二阶聚类分析

2.4 本章小结

3 被动式技术应用分析

3.1 引言

3.2 被动式技术动态模拟

3.2.1 基准建筑的设计参数

3.3 被动式技术在不同气候区的节能性

3.3.1 传热系数

3.3.2 遮阳系数

3.3.3 太阳辐射吸收系数

3.3.4 各参数的灵敏度系数分析

3.4 经济性分析

3.4.1 P1-P2经济模型分析法

3.4.2 外墙保温经济性分析

3.4.3 玻璃窗经济性分析

3.4.4 遮阳板经济性分析

3.5 被动式技术排序

3.6 本章小结

4 主动式技术研究

4.1 引言

4.2 主被动式技术协调应用

4.2.1 节能方案

4.3 空调器启闭条件优化

4.3.1 模拟工况

4.3.2 模拟结果分析

4.4 本章小结

5 案例分析

5.1 引言

5.2 住户监测

5.2.1 监测仪器及方法

5.2.2 建筑主被动式技术应用分析

5.2.3 模拟结果与监测结果误差分析

5.3 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

附录

A. 长江流域室内热环境调控行为冬季调查问卷（住宅）

B. 学位论文数据集

致谢