宁夏乡村建筑节能构造体系优化研究

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提高乡村人居生活质量和节约能源保护环境是社会主义新农村建筑发展的立足点与出发点。在基于提高乡村建筑的室内热舒适和节约能源的基础上,开展乡村建筑构造体系研究,以通过被动式建筑太阳能利用减小宁夏乡村建筑冬季采暖对常规能源的消耗和依赖,是实现该地区乡村建筑可持续发展的重要举措。研究成果对处于西部大开发及社会主义新农村建设背景下的宁夏乡村建筑快速健康发展具有重要的实践指导意义。  根据宁夏地区气候条件,基于银川的太阳能资源和传统民居建筑特点与居民生活习惯,运用理论分析、数值模拟分析和现场测试相结合的研究方法,对宁夏乡村建筑外围护结构的构造方式、热工参数等进行了系统的研究。利用所建立的数学模型和物理模型,动态分析了乡村建筑围护结构构造及热工参数对室内热环境及采暖能耗的影响,在此基础上优化了宁夏乡村建筑围护结构的构造方式及热工参数。本文研究得到的主要成果为:  (1)针对宁夏地区太阳辐照度高引起的不同朝向室外综合温度显著差异的现象,提出了基于均匀辐射场的构造设计原理和方法,使得不同朝向围护结构内表面温度基本一致,提高室内热舒适度,减少非均匀辐射对人体造成的影响。  (2)利用板壁围护结构一维传热和热桥三维传热动态分析方法相结合,对节能构造方式的适宜性进行研究,提出宁夏地区乡村建筑最适合采用外保温节能构造、其次是夹芯保温节能构造,而不适合采用内保温节能构造。  (3)提出了“与居住者起居活动规律相结合的太阳能热利用能效最大化”建筑分析模型。组合式集热系统的节能构造设计具有很高的太阳能利用率,在采暖期白天时段(早8:00—晚20:00)基本不需要辅助热源就可以使室内平均温度达到16℃,采暖期单位面积平均辅助耗热量为27.2W/㎡,显著降低了采暖能耗。  (4)通过对宁夏乡村建筑冬季室内外热环境的现场测试,验证了所提出的室内热环境标准、乡村建筑模型以及理论分析的科学性。  本文立足于乡村建筑室内热舒适和节约能源的角度,研究宁夏乡村建筑节能构造设计理论和方法,提出基于室内均匀辐射场的设计原理及“与居住者起居活动规律相结合的太阳能热利用能效最大化”建筑分析模型,从而提高了室内舒适度,显著地降低了建筑能耗。本研究旨在推动新农村建筑节能工作的深入开展,为宁夏地区乡村建筑节能规范的制定提供了理论参考,并为宁夏地区乡村建筑节能构造图集的编制提供了理论依据。
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