建筑物围护结构节能材料的优化设计模型及分析

【摘要】： 近年来,我国国民经济的迅速发展的同时,国家开始对经济以外的方面,如大到环境保护、能源节约方面,以及小到改善人民居住状况等问题高度重视。各项法制逐步健全,还相应制定了一批技术法规和标准规范。而且,随着现代科学技术的日新月异,有关建筑节能中围护结构的新型材料也层出不穷,其节能效果、经济性、环保性、实用性等多方面的因素都影响着新型材料能否得到广泛的应用。 本文依据民用建筑节能设计标准,在实现总体节能50%,建筑物围护结构节能应达到30%的要求。以静态传热模型为基础,采用模糊综合评判的方法,建立以耗热量指标比、单位热阻造价比、材料的性能和环境影响品质值为变量的目标函数。编制计算模型,分析在不同约束条件下的最优围护结构的组合。本文主要从三个方面的约束条件入手:一、定窗墙面积比。确定一种窗墙面积比后,优化出各个指标值分别最优和综合评价最优时的围护结构组合,然后再变化窗墙面积比的值,再进行优化分析;二、定造价。在规定的初投资范围内,优化出各种窗墙面积比下节能性最优的围护结构组合;三、定材料。选定墙体、窗户或屋面的某一种或某几种材料,计算选定材料所能构成的围护结构组合的各种指标值,然后,分析比较由不同选定材料构成的组合的指标值。本文的目标函数的每个变量都不是连续的值,故通过大量的阅读文献资料,搜集一定量的材料及相关数据,并加以分析和计算,最终将数据编制成表,供函数计算使用。 本文的目标函数不仅考虑节能性和经济性,同时也兼顾了材料的其他性能,所以,最终的优化组合有一定的实用价值。建筑物的设计者在进行围护结构材料的选取时,可以借助优化结果作为设计的参考。 【关键词】：围护结构组合 耗热量指标 经济性 劣度
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU111.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-12
• 1.1.1 课题背景10-11
• 1.1.2 课题研究的目的和意义11-12
• 1.2 国内外同类课题的研究现状12-19
• 1.2.1 国外研究状况12-16
• 1.2.2 国内研究现状16-19
• 1.2.3 现有形式存在的问题19
• 1.3 本课题主要研究内容19-21
• 第2章 围护结构模型21-46
• 2.1 模型的建立21-23
• 2.1.1 物理模型21-22
• 2.1.2 模糊综合评判数学模型22-23
• 2.1.3 评判权向量的确定23
• 2.2 目标函数的建立23-35
• 2.2.1 耗热量比值的确定方法25-31
• 2.2.2 单位热阻造价比值的确定方法31
• 2.2.3 材料性能的确定31-33
• 2.2.4 环境影响的确定33-34
• 2.2.5 综合评价定量34-35
• 2.3 计算模型35-38
• 2.3.1 模型目标设计35
• 2.3.2 模型编制环境选择35-36
• 2.3.3 模型编制语言和开发工具简介36
• 2.3.4 模型功能分析36-37
• 2.3.5 模型功能模块设计37-38
• 2.4 模型数据库设计38-41
• 2.4.1 数据库需求分析38-39
• 2.4.2 数据库概念结构设计39-40
• 2.4.3 数据库结构的实现40-41
• 2.5 模型功能模块的建立41-43
• 2.5.1 建筑物基本情况分析模块41-42
• 2.5.2 耗热量指标计算模块42
• 2.5.3 单位热阻造价计算模块42
• 2.5.4 材料性能计算模块42
• 2.5.5 环境影响计算模块42
• 2.5.6 优化综合评价模块42-43
• 2.6 界面设计43-45
• 2.7 本章小结45-46
• 第3章 围护结构材料46-64
• 3.1 原始对比方案46-47
• 3.1.1 初始资料46
• 3.1.2 围护结构资料46-47
• 3.2 可选优化材料47-58
• 3.2.1 墙体材料47-51
• 3.2.2 窗户材料51-53
• 3.2.3 屋面材料53-57
• 3.2.4 地面材料57-58
• 3.3 材料评价定量化58-63
• 3.3.1 材料性能评价58-61
• 3.3.2 性能评价定量61
• 3.3.3 环境影响评价61-62
• 3.3.4 环境影响定量62-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第4章 约束条件变化分析64-79
• 4.1 窗墙面积比变化64-68
• 4.1.1 节能分析64-67
• 4.1.2 经济性分析67-68
• 4.2 定造价68-74
• 4.3 定材料74-78
• 4.3.1 混凝土空心砌块74-75
• 4.3.2 空心砖75-76
• 4.3.3 粘土砖76-77
• 4.3.4 对比分析77-78
• 4.4 本章小结78-79
• 第5章 综合评价分析79-85
• 5.1 材料性能79-80
• 5.2 环境影响80-81
• 5.3 综合评价分析81-84
• 5.3.1 数值分析81-82
• 5.3.2 材料分析82-84
• 5.4 本章小结84-85
• 结论85-87
• 参考文献87-91
• 附录91-104
• 致谢104

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