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零能耗太阳能住宅的节能设计分析——以SD竞赛作品“SunnyInside”为例

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 太阳能十项全能竞赛

1.3 零能耗太阳能住宅的研究意义

1.4 国外节能住宅的发展现状

1.5 本文主要研究内容

第二章 住宅耗能分析与节能策略

2.1 概述

2.2 一般住宅用能分析

2.3 参赛太阳能住宅节能策略

2.4 太阳能住宅设计实例

2.5 本章小结

第三章 被动式节能设计

3.1 概述

3.2 场地气候分析

3.3 “SunnyInside”的被动式节能设计

3.4 “SunnyInside”热舒适性测试

3.5 本章小结

第四章 围护结构系统节能设计

4.1 主体围护结构

4.2 透明门窗

4.3 天窗隔热与遣阳

4.4 本章小结

第五章 空调与热水

5.1 概述

5.2 采暖通风空调

5.3 热水系统

5.4 本章小结

第六章 能耗需求模拟与平衡

6.1 概述

6.2 “SunnyInside”全年能耗模拟

6.3 太阳能光伏发电系统

6.4 “SunnyInside”能耗平衡关系

6.5 本章小结

第七章 太阳能住宅节能技术实施成效的模糊评价

7.1 概述

7.2 建立模糊评价的数学模型

7.3 “SunnyInside”’节能技术实施成效评价因素的模糊评价

7.4 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 总结

8.2 展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士研究生期间科研成果

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摘要

当前,随着人类对矿物燃料的过度消耗引发环境污染问题日益凸显,我国的建筑能耗已占社会总能耗的三成。建筑节能设计对减少社会碳排放、能源消耗的潜力巨大,通过对太阳能住宅的开发利用,可有效缓解传统能源的过度消耗。
  本文以太阳能住宅“SunnyInside”为例,系统地分析了太阳能住宅各方面能耗影响因素及对应的节能策略,以期为零能耗太阳能住宅后续的运营节能研究提供参考。主要完成了以下工作:
  被动式节能设计分析:分析部分优秀太阳能住宅作品,总结被动式建筑节能设计方法。建筑造型与被动式节能设计之间的矛盾在建筑方案设计过程中逐步解决。在围护结构设计方面,对比分析了各类型围护结构保温材料,并考虑门窗的玻璃选型对建筑热损失的影响。通过现场实测“SunnyInside”的热舒适指标,探讨分析沿海夏热冬暖地区自然通风条件下对热舒适指标的改善作用。
  主动式节能设计分析:通过空调冷热负荷计算,比较“SunnyInside”的空调系统选型。“SunnyInside”采用太阳能加空气源热泵热水系统及相变通风等节能技术,通过比较不同热源制备热水所产生的能耗,证实其热水系统的节能效果。光伏系统设计方面,应用光伏设计软件计算厦门地区固定式太阳能电池板的最佳安装角度,并与“SunnyInside”屋顶倾斜角度进行对比。
  能耗平衡分析:应用Designbuilder和PVsyst分别模拟计算“SunnyInside”理论最高耗电量及太阳能光伏系统的理论发电量,将其与组委会提供的比赛期间能源数据进行对比分析,得出“SunnyInside”的能源消耗与光伏发电量之间的平衡关系。
  综合模糊评价:构建太阳能住宅节能技术实施成效影响因素层次图,太阳能住宅节能技术实施成效由舒适性指标、被动式节能设计指标、主动式节能设计指标、太阳能应用指标及经济指标等评价因素综合决定,运用模糊数学相关理论对太阳能住宅节能技术实施成效评价建立一个二级模糊综合评价模型。对“SunnyInside”的节能技术实施成效做出较为准确客观的综合评价。

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