基于光热环境优化的中庭玻璃采光顶与遮阳整合设计研究 ——以山东地区为例

来源 :山东建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hotheart2009
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随着健康建筑和节能减排政策的大力推行,人们对建筑室内热舒适、光环境和建筑能耗都有了更高的要求。在大量公共建筑中,常采用玻璃采光顶作为中庭屋顶的构造形式。然而,玻璃采光顶在增加室内天然采光的同时会对夏季中庭热环境造成不利影响,如果通过设置遮阳可有效降低室内温度,但遮阳过度则会造成冬季中庭热舒适下降和中庭天然采光不足。因此,如何使玻璃采光顶与遮阳的整合设计在满足采光照度的基础上改善室内热舒适和建筑能耗是研究的重点内容。本文首先以寒冷地区玻璃采光顶中庭建筑为研究对象,通过问卷调查、玻璃采光顶中庭建筑案例的调研和现场实测,对现有玻璃采光顶中庭进行样本统计及分析,并发现其普遍存在中庭室内环境舒适度不佳、部分存在安全隐患,以及采光顶与遮阳缺乏一体化设计等问题,总结分析以上问题可以为进一步研究玻璃采光顶与遮阳整合设计策略提供依据。其次,分析探讨玻璃采光顶与遮阳整合设计的影响因素,从三个方面提出了玻璃采光顶与遮阳的整合设计策略,包括中庭玻璃采光顶与遮阳的造型整合设计策略、构件材质整合设计策略和构造技术整合设计策略等,并通过引入大量实例进行论证与分析,系统总结了玻璃采光顶与遮阳的整合设计方法。第三,基于Design Builder和Ecotect模拟软件,建立了平顶、单坡、双坡、四坡、锯齿形5类不同造型的基准模型,通过对造型因素、材质因素和控制方式等整合设计因素分别进行单一变量和多变量组合方案的光热环境模拟分析,研究讨论不同造型下的玻璃采光顶与遮阳整合设计对中庭光热环境的影响,并结合全生命周期对其进行经济性分析,提出了适宜的整合优化设计方案以供参考。最后,基于以上研究,结合所参与的山东省某玻璃采光顶中庭设计实践,通过对其围护结构、光热环境进行调研分析以及现场实测,从造型、材质和控制设定三个方面总结提出了适用于该中庭的玻璃采光顶与遮阳整合设计策略。并运用模拟软件对设计方案进行了室内光热环境性能模拟计算以及投资收益分析。结果表明,通过山东省某建筑中庭玻璃采光顶与遮阳整合设计实践,实现了中庭空间在满足光环境要求的同时,可改善室内热舒适环境。因此,该研究成果可对推动玻璃采光顶和遮阳整合设计工作提供参考和借鉴意义。
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