基于软件模拟的夏热冬冷地区办公建筑被动式设计研究

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在当前我国经济快速发展的浪潮中,能源消耗亦呈几何级数递增。石油能源的巨大消耗给我国的环境气候带来严峻挑战。交通能耗、工业能耗、建筑能耗并称为我国能耗三大“老虎”。中国“十一五”规划纲要提出“十一五”期间单位GDP能耗降低20%左右,主要污染物的排放总量减少10%。要实现这个目标仍然任重而道远。在我国的建筑能耗中,大型办公建筑、商业建筑等能耗特点尤为明显,这些建筑具有能耗效率低、能耗总量大、节能潜力大等特点,是建筑节能的重点工作领域。在全国的气候分区中,夏热冬冷地区的能耗状况尤为严峻。这部分地区建筑能耗的组成部分彼此相互影响甚至矛盾。夏季通过大面积开窗引入自然通风和自然采光,能提高通风所带来的舒适度以及有利于冬季太阳得热,却也会在夏季导致过多的热量摄入,增大空调冷负荷。而使得建筑的能耗在冬夏需求的矛盾中大大提高。本文介绍了国内外被动式设计的应用,通过阐述气候与被动式设计以及热舒适性三者的关系,将基于气候与热舒适性特征的被动式设计应用于办公建筑设计。本文以气象数据为基础资料与基础条件,并且以人体热舒适度为评价指标,在找寻到各种策略的有效边界条件的前提下,利用Climate Consultant软件模拟工具对夏热冬冷地区的五个典型城市(上海、武汉、长沙、南昌、成都)的办公建筑进行被动式策略的横纵向对比定性分析,从而得到有效性指数的评价,并得出结论。通过先前的定性分析,在定性分析的结论基础上,借助DesignBuilder软件,建立基础办公建筑模型,对夏热冬冷地区典型城市(上海、武汉、长沙)进行某一特定策略的定量分析。通过这种定量分析,能够得到建筑全年的模拟能耗的同时,也能通过数据的横纵向对比,对该策略(本文选取的遮阳策略)进行有效性的评估验证。同时通过该策略的不同参数进行对比定量分析,能够得到该策略的最佳设计条件与手段。本文通过独创性的采用Climate Consultant(CC)+DesignBuilder(DB)的研究模式,对夏热冬冷地区的办公建筑被动式策略研究提供了一套新的设计思路与方法,该方法探讨了在特定气候下办公建筑的最佳被动式设计策略。为建筑师提供了在方案初期阶段以及深化阶段的一个良好的建筑能耗参数的模拟与评价手段。该手段为建筑成为品质优秀的节能工程打下良好基石。通过被动式设计手段设计出来的方案,在建筑的各方面品质都具有明显优势,在明显降低建筑的全年能耗以及日后维护费用的同时,极大提高了建筑的舒适性。为业主带来良好的经济效益同时也给使用者带来健康的工作环境。
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