节能建筑围护结构设计与仿真应用研究

【摘要】： 围护结构在建筑节能中起着重要作用,建筑物透过外墙、屋面、外窗散出的热量占建筑能耗量的70%以上,对围护结构进行合理的设计选择,将能极大地降低建筑能耗。 本文在查阅当前建筑围护结构现状的基础上,分析探讨了围护结构节能研究方法,包括围护结构传热理论研究方法、建筑能耗稳态计算与动态计算方法以及虚拟仿真实现方法。针对当前虚拟仿真技术在建筑中分别应用于能耗模拟和建筑虚拟现实仿真,却未能实现两者有机结合的现状.本文提出将能耗模拟与虚拟现实仿真统一到节能建筑设计研究中,并分析了实施的可行性和重要意义。 在理论探讨的基础上,本文以武汉理工大学科技园节能示范工程中的三栋研发楼为研究对象,进行实际工程的应用分析。首先在满足示范工程节能目标和公共建筑节能设计标准的前提下,以外墙、屋面、外窗为主,设计了三套不同围护结构方案,并对各方案的热工性能进行分析计算,符合节能要求。 既而运用虚拟仿真技术对围护结构方案进行节能分析研究： (1)运用能耗模拟软件DeST-c对节能建筑进行能耗模拟,得出了不同围护结构方案下建筑的整体节能效果,并模拟分析了围护结构节能潜力。本文设计选取的围护结构方案可节能30%-36%,热工性能越好的围护结构,其节能效果越佳。 (2)通过虚拟仿真软件3d max将节能研发楼进行三维仿真,使不同围护结构方案的节能建筑真实展现,并将其导入虚拟现实软件VR-Platform中。 (3)运用VR-Platform对节能建筑进行属性编辑和管理,包括不同方案围护结构的材料构造、热工性能和各自的节能效果分析对比。在VRP界面中,可以方便快捷地查看和调用围护结构方案的信息。 本文对能耗模拟仿真与建筑虚拟现实仿真两个子系统的集成运用,充分发挥了虚拟仿真技术在节能研究中的应用优势,为节能设计和研究提供了更加直观的表现方法,对建筑节能的推广实施具有重要意义。 【关键词】：建筑节能 围护结构 能耗模拟 虚拟仿真
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TU111.48
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 选题背景与意义10-12
• 1.1.1 课题来源10
• 1.1.2 我国建筑能耗现状10-11
• 1.1.3 建筑节能及其重要性11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.2.1 国内外建筑围护结构节能研究现状12-14
• 1.2.2 国内外建筑节能仿真技术研究现状14-15
• 1.2.3 我国建筑节能工作存在的主要问题15-16
• 1.3 围护结构节能研究的必要性16-17
• 1.3.1 围护结构与建筑节能的关系16-17
• 1.3.2 我国围护结构现状17
• 1.4 本文的主要研究内容与方法17-19
• 1.4.1 本文主要研究内容17-18
• 1.4.2 本文主要研究方法18-19
• 第2章 建筑围护结构节能研究方法19-24
• 2.1 围护结构传热理论19-20
• 2.1.1 围护结构的传热过程19
• 2.1.2 围护结构非稳态导热理论研究方法19-20
• 2.2 建筑能耗计算分析方法20-21
• 2.2.1 建筑能耗的稳态计算方法20-21
• 2.2.2 建筑能耗的动态计算方法21
• 2.3 建筑节能虚拟仿真实现方法21-24
• 2.3.1 虚拟仿真技术概述21-22
• 2.3.2 虚拟仿真技术在建筑节能中的应用22-24
• 第3章 某节能建筑围护结构方案设计24-41
• 3.1 工程概况24-30
• 3.1.1 节能示范工程规划与研究对象选取24-29
• 3.1.2 武汉市气候特点29-30
• 3.1.3 示范工程节能设计目标30
• 3.2 三种围护结构设计方案30-33
• 3.2.1 外墙方案30-31
• 3.2.2 屋面方案31-32
• 3.2.3 外窗方案32-33
• 3.3 围护结构热工计算33-41
• 3.3.1 外墙热工计算33-37
• 3.3.2 屋面热工计算37-40
• 3.3.3 外窗热工性能40-41
• 第4章 围护结构方案的节能分析41-60
• 4.1 能耗模拟软件DEST-C41-46
• 4.1.1 DeST-c的开发背景及特点41-42
• 4.1.2 DeST-c的软件结构与功能模块42-43
• 4.1.3 DeST-c能耗计算的理论基础43-46
• 4.2 模型建立与参数设置46-49
• 4.2.1 建筑模型46-47
• 4.2.2 基本围护结构参数及其它输入条件47
• 4.2.3 空调系统参数设置47-49
• 4.3 三种围护结构方案下建筑能耗模拟计算49-51
• 4.3.1 围护结构热物理性能模拟49-50
• 4.3.2 节能建筑负荷模拟50-51
• 4.4 节能效果分析51-54
• 4.4.1 基准围护结构能耗模拟51-52
• 4.4.2 节能围护结构全天逐时能耗模拟对比52-54
• 4.4.3 节能率计算分析54
• 4.5 围护结构节能潜力模拟分析54-60
• 4.5.1 外墙节能潜力模拟分析55-56
• 4.5.2 屋面节能潜力模拟分析56-57
• 4.5.3 外窗节能潜力模拟分析57-58
• 4.5.4 围护结构节能潜力综合分析58-60
• 第5章 围护结构节能分析结果仿真60-72
• 5.1 本课题所用仿真软件60-62
• 5.1.1 3ds max60
• 5.1.2 VR-Platform60-62
• 5.2 功能设定与仿真实施62-71
• 5.2.1 建筑三维仿真63-64
• 5.2.2 围护结构属性管理64-67
• 5.2.3 节能效果评价67-71
• 5.3 围护结构节能仿真对建筑节能的指导意义71-72
• 5.3.1 对节能建筑设计的指导意义71
• 5.3.2 对建筑节能研究的拓展价值71-72
• 第6章 结论与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 后续工作的展望73-74
• 致谢74-75
• 参考文献75-78
• 附录:攻读硕士学位期间发表的论文及参研项目78

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