夏热冬冷地区农村建筑节能模型研究——以杭州市桐庐地区为例

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1、万方数据第一章绪论寒冷地区居住建筑外窗气密性、玻璃灯的节能设计，并深入研究了太阳辐射对外窗能耗的影响大小【l9

2、。2008年，方珊珊通过模拟研究了我国北京、长沙、深圳三个城市外窗朝向、玻璃性能、窗墙比等对能耗的影响[20]。2013年，张青山以重庆地区为例，分析了外窗和外遮阳板的不同组合对建筑能耗的影响，得到了适用于当地典型农村住宅的外窗和外遮阳板类型【2l】。2015年，李楠等人以北京某办公建筑为例，通过实测和模拟分析了外窗改造对室内温度和耗热量的影响，并对外窗改造的经济性进行了分析∞J。对于居住建筑体型与节能的研究开始于上世界80年

3、代，近年来研究人员又对其进行了不断的研究。2000年，宋德萱、张铮研究了建筑体形系数与能耗的关系，提出能耗与体型关系的四个规律【23】。2007年，彭家惠、操雪荣使用能耗模拟的方法分析了建筑平面形状等参数对建筑体形系数和建筑能耗的影响，并得出体形系数与能耗关系的回归方程【24]。2007年，杨柳和王丽娟以寒冷地区三个代表城市北京、西安、拉萨为例，通过模拟，分析了这三个地区办公建筑设计参数与能耗的综合关系【25】。2008年，周异娥研究了重庆居住建筑平面形状与节能的关系，提出适用于重庆地区的建筑平面形状啪J。2012年，张海滨以寒冷地区天

4、津为例，研究了建筑体型参数对建筑能耗的影响，并开发出“居住建筑节能体型优化设计系统”用于判断住宅节能设计方案的效果【271。2015年，宁经洧等通过模拟分析了严寒地区本体设计参数与建筑能耗的定量关系，并采用敏感性分析方法分析了各单变量对能耗的影响大小幽J。1．2．2国外研究现状对于围护结构的节能设计，1992年Kossecka等人研究了房间结构对热工性能的影响[2引。2006年，Lollini等以意大利新建居住建筑为例，研究了冬季围护结构各部分的传热量，讨论了不同厚度保温材料的经济性问题。同年，Collet等通过研究发现土墙较现代墙体的

5、热工性能更好，应将其应用在现代建筑中【3⋯。2008年，Utama和Gheewala以印度尼西亚居住建筑为例，研究分析了围护结构构件材料与空调系统能耗的关系【31】。2015年，HuangY．和NiuJ．L．通过模拟对建筑围护结构性能进行了优化，并分析了各优化算法的适用性p引。2015年，SeyedehzahraMirrahimi等分析了在湿热地区，高层建筑的围护结构对建筑能耗和室内热舒适度的影响，得出为保证室内热舒适度，围护结构设计参数是最先需要考虑的因素u川。对于外窗的节能研究，早在1982年，玻璃的传热计算模型和玻璃的太阳光学性能

6、计算模型就被美国伯克利实验室的Rubin提出，同时用于能耗模拟的EnergyPlus和DOE．2中有关外窗的计算程序和模拟外窗性能的计算软件被逐渐万方数据第一章绪论开发出来，这些软件的开发对于建筑设计和科研工作都有重要的意义。1997年，Wright等人推导得出在玻璃之间具有遮阳设施的外窗的太阳得热系数计算公式p制。2007年，R．Bokel研究了南向外窗的相关参数与建筑能耗的关系，建立了外窗的相关参数与建筑能耗的关系式【3引。对于建筑体型与节能的研究，2001年，Hanna等人对建筑围护结构、平面形状和采暖系统等进行优化，提出了较节能

7、的建筑形式，并使用数学方法得出建筑平面尺寸与节能的影响关系式[36

8、。2002年G．A．Flofides等通过Tmsys模拟分析了建筑遮阳、朝向、墙体热工性能等对建筑能耗的影响，强调了围护结构保温隔热的重要性【37j。2006年，WeiminWang等人使用遗传算法分析了建筑平面形状对建筑能耗的影响关系【3引。2010年Eddine等使用方差分析法，研究了办公建筑在设计阶段各变量对建筑节能的贡献率1391。随着计算机技术的发展和对绿色建筑设计的严格要求，在建筑行业，基于模拟的优化方法得到越来越多的开发和应用。数值优化的应用起源于1980

9、年到1990年之间，源于计算机科学和数学优化算法的伟大进步。然而，直到2000年以后，人们才将建筑模拟程序与优化算法“引擎”结合。对建筑工程的优化首先由Wright在1986年提出，他将直接搜索算法用于优化HVAC系引401。在近几十年，将计算机模拟技术应用于解决复杂的工程问题成为一个十分有前景的方法。在建筑科学中，设计师通常使用动态模拟程序分析一座建筑的耗热量和耗能情况，进而达到特定的目标，例如，减少能源消耗，降低对环境的影响或者提升室内热环境质量【411。“参数模拟方法”可以用来提升建筑的性能。根据这个方法，可以保持其他变量不变，改

10、变其中一个变量，观察其对目标函数的影响。重复此步骤直到每个变量完成此过程。此方法通常耗时较长并且由于输入变量对模拟结果之间复杂的非线性关系，只能达到部分优化效果。为了使问题的优化既省时又省力，计算机建筑模型