论文题目：合肥地区某超高办公建筑被动式设计的节能模拟分析与研究
摘要：当前我国现代化进程越来越快,城市结构紧凑,土地资源紧张,为满足人员不断增加的生产活动以及生活需求,有效利用土地面积,提高人类活动使用范围,超高层建筑将成为城市未来建筑发展的必然趋势。超高层建筑因其结构高度以及大量使用玻璃幕墙的特点,建筑能耗较于传统建筑能耗更高,所以分析超高层建筑建筑能耗是建筑节能研究必不可少的一环。节能减排措施分为被动措施和主动措施,被动措施指的是不消耗能源,建筑规划合理利用节能措施,包含建筑遮阳、自然通风、围护结构、周边环境等来实现有效降低建筑能耗。本文以合肥某超高层建筑为研究对象,根据气候特点设置合理节能方式,以得到最佳的节能减排手段,全文分为以下几点:（1）阐述我国近十年的建筑能源消耗量以及碳排放量严峻的变化趋势,以及我国进一步发展建筑节能的必要性,参考国内外普通建筑节能和超高层建筑节能研究案例,结合不同被动式节能措施的优缺点,提出超高层建筑节能设计的适应性方案。（2）选择建筑模拟计算软件,以超高层建筑为研究对象建立理论模型和物理模型,根据研究地区气候特点确定典型计算日,并分析超高层建筑在典型计算日不同层数的室温变化规律。（3）合肥为典型的夏热冬冷地区,全年日照时长超2200h,太阳辐射对建筑能耗影响较大,外窗遮阳可以有效减少太阳辐射。本文先研究了内遮阳包括低、中、高反射率百叶窗和深色、浅色布艺窗帘,外遮阳包括出挑长度为0.2m、0.4m、0.6 m、0.8m的水平遮阳板和垂直遮阳板,使用Design Builder软件进行模拟计算得到节能效果最好的遮阳方式,最后根据遮阳对不同层数的影响大小不同的特性计算得出层数和外遮阳系数关系。（4）在夏季清晨和傍晚自然通风,可有效减少室内负荷,冬季可以利用自然通风,减少内区负荷,因此可以在一天不同时段使用自然通风,达到节能减排作用。本文设置四个时段进行自然通风,得到夜间（20:00-06:00）节能效果最好。（5）本文对外围护结构中的窗墙比和墙体保温系统进行模拟分析。首先,使用能耗模拟软件计算当设置窗墙比分别为0.4～0.9时建筑能耗大小,并通过比较得出窗墙比与建筑能耗之间的关系规律。其次,分析相同保温材料在6种厚度下以及相同厚度下6种不同保温材料和建筑能耗之间的关系规律,以此得到最佳窗墙比值和保温厚度保温材料。（6）本文就超高层建筑周围建筑布局进行分析研究,先研究外部建筑不同高度以及与超高层建筑不同间距对超高层建筑能耗影响大小关系,在此基础上列举了11种外部建筑物在超高层四周排列情况,根据模拟软件计算得到最不利朝向以及最佳排列方式。（7）以合肥某传统办公建筑为超高层建筑节能效果对比研究对象,先建立物理模型,设置与超高层建筑节能研究相同措施参数进行能耗模拟,最后得到相同措施下超高层建筑节能效果优于传统办公建筑。（8）以奥福时代广场作为示范工程,根据初投资和节电费用计算不同节能措施的效费比和剩余生命周期总收益,分别得到各节能类型经济性最佳的方案。最后对各种方案进行优化组合,分析综合措施下超高层建筑的节能量,节电量,节碳量结合经济型分析,结果如下:在增设综合节能措施后,超高层建筑的总能耗以及空调总耗电量都有明显下降,节能量为3006840 KW·h,节电量为1574500KW·h,节碳量为462480 t/a,节能率达29.0%,节碳率达30.0%,由于初投资较高,效费比不如设置单一节能措施优秀,但剩余生命周期总收益显著提高,30年总收益为11068.92万元,经济性十分可观。
关键词：超高层建筑;节能减排;能耗模拟;被动技术;经济性分析
学科专业：建筑与土木工程（专业学位）
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 节能标准和法规
1.2.2 节能改造国内外研究现状
1.2.3 超高层研究现状
1.2.4 研究现状总结
1.3 研究的内容方法
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究方法
第二章 初始条件下建筑能耗模拟分析研究
2.1 DesignBuilder软件介绍
2.2 DesignBuilder模型建立
2.2.1 超高层建筑定义
2.2.2 理论模型建立
2.2.3 物理模型建立
2.3 软件参数设置
2.3.1 地理位置及气象条件
2.3.2 边界条件设置
2.4 初始条件下建筑自然室温和能耗模拟分析
2.4.1 确定典型计算日
2.4.2 自然室温分析
2.4.3 初始条件下建筑能耗分析
2.5 本章小结
第三章 不同节能措施下建筑能耗模拟分析
3.1 不同遮阳措施能耗模拟分析
3.1.1 水平遮阳板对建筑能耗影响
3.1.2 垂直遮阳板对建筑能耗影响
3.1.3 内遮阳措施对建筑能耗影响
3.1.4 基于建筑能耗的外遮阳系数计算
3.2 不同自然通风措施能耗模拟分析
3.2.1 通风时段对建筑能耗影响
3.2.2 窗墙比对建筑能耗影响
3.3 不同围护结构能耗模拟分析
3.3.1 不同厚度保温层对建筑能耗影响
3.3.2 不同保温材料对建筑能耗影响
3.4 外部建筑物布局影响
3.4.1 不同高度外部建筑对建筑能耗影响
3.4.2 不同间距外部建筑对建筑能耗影响
3.4.3 不同朝向外部建筑对建筑能耗影响
3.4.4 最不利朝向典型计算日负荷分析
3.5 超高办公建筑与传统办公建筑节能效果对比
3.5.1 传统办公建筑物理模型建立
3.5.2 超高层建筑与传统建筑能耗对比分析
3.6 本章小结
第四章 节能措施在示范工程中的应用与评价
4.1 示范工程概况
4.2 示范工程建筑能耗设计计算
4.3 经济体系的建立
4.4 不同节能措施经济性评价分析
4.4.1 遮阳措施经济性分析
4.4.2 保温措施经济性分析
4.4.3 其他节能措施经济性评价分析
4.5 组合措施综合评价分析
4.6 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果