基于气候变化下的办公建筑节能设计

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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。
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