北京山地建筑太阳能直接利用的若干问题研究

【摘要】：北京地区由于建设用地紧张房价高,住房难。同时北京大量山地闲置,山区人口密度低。随着个人轨道交通技术的进步,离网供热供电技术的进步,使得山地建设利用变得可行,为解决北京地区土地开发利用问题带来机会。本文结合北京山地特殊的地形和太阳能资源丰富的特点,综合利用主被动式太阳能供暖技术来解决北京山地住宅的开发利用问题。 本文分析了北京山地取暖存在的问题,提出了山地建筑太阳能利用的必然性和可行性。运用被动式太阳房的特点结合山地特殊地形,选取目前经济实用的节能技术,提出山地住宅利用正午高度角的选址方法,对太阳能集热面的位置、放置角度进行比较分析。分析山地就地取材的泥土、岩石等蓄热材料的利用方式,改进了山地利用坡下收集太阳能热量并自然传递到坡上建筑内、利用山体岩石蓄热的太阳能利用方法。 从建筑设计角度完善了不同类型山地太阳房的建造模式。提出一种在北京山地基本可以实现太阳能独立供暖的模式——基于被动式山地住宅的太阳能水箱蓄热系统,并将该系统应用到山地住宅方案设计中,对取暖效果进行计算。并对单位面积山地太阳能住宅所需的集热面积进行公式推导,供建筑师设计时参考。 【关键词】：太阳能热利用 北京山地建筑 被动式利用 主动式集热
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU18
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-21
• 1.1 选题的背景8-11
• 1.1.1 人口的膨胀与土地资源的短缺8-9
• 1.1.2 北京丰富的山地资源与利用的必要性9-10
• 1.1.3 PRT等技术的进步10
• 1.1.4 能源的过度消耗与环境污染10-11
• 1.2 选题的目的、意义及可行性研究11-14
• 1.2.1 选题的目的11-12
• 1.2.1.1 缓解北京地区房价过高的问题、提高北京山地的可利用性11
• 1.2.1.2 为首都人民提供高质量的生活空间11
• 1.2.1.3 缓解北京山地地区常规能源供应难、供应贵的问题11-12
• 1.2.2 选题的意义12-13
• 1.2.2.1 分散人口,缓解交通拥堵12
• 1.2.2.2 降低房价12
• 1.2.2.3 减少化石能源的消耗12
• 1.2.2.4 改善山地利用现状,提高山地住宅品质12
• 1.2.2.5 可借鉴意义广泛12-13
• 1.2.3 选题的可行性13-14
• 1.3 研究的对象与内容14-15
• 1.3.1 研究的对象14
• 1.3.2 研究的内容14-15
• 1.3.2.1 山地建筑利用太阳能利用的选址规划布局问题研究14
• 1.3.2.2 集热面接收太阳能方案的比较分析14
• 1.3.2.3 太阳能热量的传递及储存研究14-15
• 1.3.2.4 对夜间、阴天热量的不稳定性的解决方法研究15
• 1.4 应用太阳能取暖的研究概述及政策依据15-19
• 1.4.1. 太阳能取暖研究概述15-16
• 1.4.2 太阳能建筑设计案例研究16-18
• 1.4.2.1 美国太阳能供暖的住宅16-17
• 1.4.2.2 英国Integer绿色住宅样板房17-18
• 1.4.2.3 甘孜州康定县江巴村村民活动中心18
• 1.4.3 建筑太阳能利用法规与依据18-19
• 1.5 北京山地取暖目前存在的问题19-20
• 1.5.1 山地交通不便,人口密度低,不适合集中供暖与常规能源供暖19
• 1.5.2 太阳能取暖供热稳定性问题19
• 1.5.3 太阳能冬季热量不足问题19-20
• 1.5.4 被动式太阳能技术的应用受限20
• 1.6 研究方法20-21
• 2 北京山地建筑冬季取暖概况与北京地区冬季集中供暖概况21-25
• 2.1 北京山地冬季的常用取暖方式调查分析21-22
• 2.1.1 土暖、火炕取暖21
• 2.1.2 电暖器和空调21
• 2.1.3 燃气壁挂炉21
• 2.1.4 小规模燃煤集中供暖21-22
• 2.1.5 太阳能等其他供暖方式22
• 2.1.6 可借鉴的取暖方式——窑洞取暖22
• 2.2 北京冬季集中供暖概况22-25
• 3 基于太阳能利用的山地建筑选址及单体研究25-34
• 3.1 北京山地地形气候条件及选址分析25-31
• 3.1.1 山地住宅基于太阳能利用的基地选址25-29
• 3.1.2 山地住宅建筑朝向的选取29-30
• 3.1.3 影响太阳房设计的其他环境因素30-31
• 3.2 山地住宅应用被动式太阳能的单体设计31-34
• 3.2.1 被动式住宅形体及平面的设计方式31
• 3.2.2 被动式住宅立面设计31-34
• 4 山地建筑太阳能热收集、传递、储存及利用方式研究34-40
• 4.1 太阳能的收集及传递34-35
• 4.1.1 山地特殊的地形对太阳能集热板布置的影响34
• 4.1.2 太阳能热量的传递方式研究34-35
• 4.2 山地住宅蓄热体的选择、布置方式35-40
• 4.2.1 山地地区蓄热体的选择比较分析35-36
• 4.2.2 山地地区蓄热体的布置方式36-37
• 4.2.3 山地住宅蓄热体的热量传送37-40
• 5 山地太阳能建筑取暖方案的设计与分析40-65
• 5.1 按建筑与山体的关系划分的几种建筑方式分析40-52
• 5.1.1 地面贴建式40-45
• 5.1.2 洞穴式建筑设计45-46
• 5.1.3 悬空式山地住宅设计46-52
• 5.2 建筑方案冬季采暖耗热量与提供所需热量的太阳能集热面积分析52-63
• 5.2.1 被动式措施太阳能贡献率分析52-60
• 5.2.2 不同类型太阳能建筑的集热面积的估算60-63
• 5.2.2.1 地面贴建式主动式太阳能集热器面积的确定60-62
• 5.2.2.2 全埋式山地建筑集热板面积估算62-63
• 5.3 小结63-65
• 6 结论65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间取得的成果70-71
• 致谢71-72
• 附录72-73

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