基于气候变化下的办公建筑节能设计

【摘要】： 随着全球气候变暖和能源危机的爆发,能源供应日益紧张,建筑能耗作为能源总消耗的重要组成,从上世纪七十年代末的10%上升到近年的27.45%并最终将上升至35%左右。经国内外学者研究表明全球气候变化会对现代和未来建筑能耗产生显著影响。 本文的研究目的是得到气候变化对建筑能耗的影响,并详细指出哪项建筑设计参数的调整能够最大限度的抵消建筑因气候变化带来的不利影响和保留有利影响。通过研究结果可以适当调整当前《公共建筑节能设计标准》使之更加具有气候适应性。 本文的研究内容及完成的工作主要包括以下几部分： 1、本文介绍了能耗分析用逐日气象数据类型及中国常用的气象年,同时给出世界上常用的几种气候模拟方法,以及未来气候数据的预测模型和气候预测数据获取过程并最终得到我国未来气候数据。 2、本文采用能量优化设计方法,按照《公共建筑节能设计标准》中规定的最小限制对典型办公建筑模型进行参数设置,使用energyplus软件对典型建筑模型进行模拟分析,分别使用当前气象数据以及2050年气象数据进行气象文件输入,得出能耗数据。在当前气候条件下建筑标准层单位面积冷负荷为65.95 KWh/m2,热负荷为42.08 KWh/m2,在2050年气候条件下建筑标准层单位面积冷负荷达到78.74 KWh/m2,而热负荷则为31.73 KWh/m2。 3、针对气候变化对建筑能耗造成的影响,本文选择对建筑设计参数进行敏感性分析,通过对建筑外墙、屋面、外窗以及建筑窗墙比四方面进行分析并得出对建筑能耗影响最大的设计参数。 本文通过对未来气象数据的预测发现我国未来50年气候数据呈现出温度升高,相对湿度也略有增加,太阳辐射强度夏季增加、冬季减少等特征。分别使用当前气象数据以及2050年气象数据对模型进行能耗模拟,得出在未来气候条件下建筑单位面积冷负荷增加13 KWh／m2,热负荷降低10KWh／m2。气候变化对建筑能耗的总影响是不利的。 本文最后针对气候变化对建筑能耗造成的影响进行了敏感性分析,得出外窗传热系数为对建筑能耗影响最大的设计参数。对现行《公共建筑节能设计标准》中针对西安及相似地区的规范限值提出个人的修改意见,即将外窗最大传热系数从2.7 W/(m2·K)降低至2.4 W/(m2·K),这样可以使参照现有各类节能规范设计的建筑能够更好的适应未来气候。 【关键词】：气候变化 办公建筑 节能 能耗模拟 传热系数 窗墙比 敏感性分析
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU201.5
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题来源9
• 1.2 国内外研究现状9-10
• 1.3 我国建筑能源状况10-11
• 1.4 我国建筑节能发展概述11-12
• 1.5 本文研究方法目和意义12-15
• 2 应对气候变化气象数据模型15-27
• 2.1 气候数据对能耗模拟重要性15
• 2.2 能耗分析用逐时气象数据介绍15-19
• 2.2.1 中国典型气象年18
• 2.2.2 中国标准气象年18-19
• 2.3 预测未来气候数据及制作方法19-26
• 2.3.1 气候模拟方法19-21
• 2.3.2 气候模拟情景21-24
• 2.3.3 气候预测数据获取过程24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 气候变化与建筑能耗关系研究27-41
• 3.1 气候变化对建筑能耗影响27-28
• 3.2 我国大型办公建筑概况与用能特点28-30
• 3.3 西安市大型办公建筑概况30
• 3.4 建立典型办公建筑模型30-36
• 3.4.1 室内热扰设定33
• 3.4.2 室内新风量和渗透确定33-35
• 3.4.3 气象数据选用35
• 3.4.4 空调采暖系统设定35-36
• 3.5 建筑全年能耗模拟36-40
• 3.5.1 建筑能耗模拟分析(2002年气象数据)36-37
• 3.5.2 建筑能耗模拟分析(2050年气候数据)37-38
• 3.5.3 建筑能耗对比分析38-40
• 3.6 本章小结40-41
• 4 气候变化对建筑能耗影响敏感性分析41-55
• 4.1 气候变化对非透明围护结构设计参数敏感性分析43-47
• 4.1.1 考虑气候变化外墙传热系数敏感性分析43-45
• 4.1.2 考虑气候变化屋面传热系数敏感性分析45-47
• 4.2 考虑气候变化建筑透明围护结构敏感性分析47-53
• 4.2.1 建筑外窗传热系数对建筑能影响敏感性分析47-50
• 4.2.2 建筑窗墙比对建筑能耗影响敏感性分析50-53
• 4.3 本章小结53-55
• 5 结论55-57
• 5.1 本文结论55-56
• 5.2 研究工作展望56-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-59

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