基于采光和节能需求的低纬度地区宾馆建筑窗墙比优化设计

对于舒适和节能需求兼顾的宾馆建筑来说,低纬度地区的太阳辐射在营造良好室内采光环境的同时也增加了建筑的辐射得热。本研究以某宾馆为对象,结合EnergyPlus和Radiance软件模拟,以无外遮阳并恰好满足天然采光需求时的窗墙比为最小限值,并将此条件下的建筑全年累计冷负荷指标定为基准负荷,研究在不同外遮阳构造形式及尺寸条件下,可同时满足采光和节能需求的窗墙比取值范围,为低纬度地区建筑窗墙比的合理设计提供方法参考。     

多目标优化在建筑表皮设计中的应用

本文旨在针对建筑表皮变化对其外围护结构日照辐射得热量的影响,以具体的建筑表皮形变方式为例,探究日照导向下的建筑表皮多目标优化设计。研究以瑞士再保险大厦为形体原型,将表皮单元角点挤出作为表皮形变方式,把建筑外围护结构的夏季日照辐射得热量尽可能减小,冬季日照辐射得热量尽可能增大设为优化目标,借助Rhino、Grasshopper等建模平台、Ladybug性能模拟平台,以及Octopus数据处理平台,进行了日照辐射得热量考虑下的建筑表皮多目标优化实验,求得帕累托前沿解集,得到了满足多目标函数的多个建筑表皮形态,归纳和梳理了多目标优化在建筑表皮设计中的应用流程。     

上海建筑各朝向外窗遮阳卷帘光热分析及优选

为分析上海地区建筑外窗遮阳的采光、得热特性,本文建立上海地区遮阳建筑模拟分析模型,利用Energy-plus软件,分析不同透光、隔热性能的外遮阳卷帘对建筑各朝向房间的太阳辐射得热和建筑采光的影响;最后,分析了6种不同性能的外遮阳卷帘对各朝向照明能耗和空调能耗的影响;结果表明,东、南、西三个朝向采用外遮阳卷帘可以减小照明和空调综合能耗;而北向房间由于其太阳直射和散射的分布特点使得不同性能的遮阳卷帘下照明、空调综合能耗有增有减,其中使用中反射率中透过率卷帘的节能效果最明显;而使用低透过率的卷帘会使得房间综合能耗增加,尤其是低反射率低透过率的卷帘比无遮阳时多耗能12.3%。     

贵州夏热冬冷地区自然采光对建筑能耗影响分析

以贵州夏热冬冷地区公共建筑为研究对象,分析建筑外窗在不同窗墙比、遮阳措施,以及玻璃可见光透射比的条件下,对自然采光及建筑年综合能耗的影响。提出自然采光节能率及自然采光相对节能率作为自然采光节能效果评价指标,并得到了自然采光对建筑能耗的影响关系。结果表明,自然采光节能率、自然采光相对节能率随窗墙比增大而增加。建议外窗设计时选用高透型玻璃,窗墙比范围为0.4~0.45。     

基于建筑水平外遮阳采光口的优化设计研究

基于固定水平外遮阳,通过分析、整合建筑遮阳和采光的影响因素,提出了耦合遮阳和采光的设计方法:在不改变建筑的外遮阳系数的前提下,调整采光口的形状以优化室内自然采光,并利用ECOTECT软件进一步分析了房间进深和水平遮阳出挑长度不同时,采光口形状对室内平均采光系数的影响,结果表明在遮阳板出挑长度、采光口面积、窗台高相同的情况下,采用横窗时室内的平均采光系数较高,并将该结论应用于教学建筑方案设计中,优化了室内的自然采光使之满足采光标准的要求。     

北京地区窗墙比和遮阳对住宅建筑能耗的影响

以北京地区实际住宅建筑为研究对象,研究窗墙比和遮阳对住宅建筑能耗的影响。通过建筑能耗模拟软件DeST-h对住宅能耗的模拟,得到了各朝向房间的建筑负荷指标随窗墙比的变化规律,用多项式拟合得到建筑总能耗与窗墙比的回归方程,分析了适当采用遮阳对降低住宅能耗的作用。由结果分析出南向无遮阳时最合适的窗墙比为0.4,有遮阳时最合适的窗墙比为0.55;东、西、北方向采用较小的窗墙比有利于建筑节能。     

基于低碳可延续性的高层办公楼遮阳采光节能设计

生态环境不断恶化,节能已成为目前建筑设计的主要方向,为实现低碳、可延续性节能目的,研究基于低碳可延续性的高层办公楼遮阳采光节能设计方向,采用遮阳采光节能设计方法确定高层办公楼遮阳采光节能设计流程,并详细分析高层办公楼遮阳采光节能设计中的遮阳构件设计方法,将Ecotect模拟软件应用于高层办公楼遮阳采光节能设计中,便于寻找最优的设计策略,增加高层办公楼节能设计效果。选取郑州市某高层办公楼作为设计对象,在不同遮阳构件的条件下,通过Ecotect模拟软件得出日照辐射模拟结果,从而对该高层办公楼的遮阳采光节能设计进行优化,并统计采用该遮阳节能方法设计建筑物的节能情况,结果表明,相较于无采光设计,该方法的节约耗电量比例在不同层平面可高达50%以上,验证了该方法的低碳可延续性节能设计效果。     

中关村医药科技中心建筑形体的气候适应性优化研究

建筑的形体空间构成不仅影响着功能组织、结构选型等,同时也影响着建筑的室内物理环境性能。以中关村医药科技中心建筑案例为研究对象,利用Ecotect模拟软件,结合北京市气候特点,以建筑形体中的表皮窗墙比、遮阳和内部空间的自然采光为研究出发点,总结寒冷地区建筑形体气候适应性优化设计的方法和途径。     

探索建筑采光的优化设计之道

文章阐述了一种建筑采光设计方法，重点强调了在地域性光气候条件下的采光分析以及利用参数化模型进行采光方案的比对，以上过程保证了优化方案的获得。文中以位于广州市的某给定的建筑项目为例探讨了建筑侧窗遮阳构件可能给室内采光带来的改善，设计过程可概括为：以优化的自然光环境的优化为目标，利用参数化模型技术对于方案进行了高效的择优，最终得出了兼顾遮阳效果的采光设计方案。基于课题组前提的研究成果，文章涉及的采光模拟工作均在可反映广州地区地域性光气候特征的典型天空亮度模型（CSRS）的基础上进行。     

以西安地区为例谈教学建筑的遮阳设计

合适的遮阳设计可以改善建筑的室内热环境,但窗口设置遮阳之后,对房间的采光和通风产生不利的影响。以西安地区为例,结合当地的气候特点及高校教室的具体情况,详细论述了教学建筑南向及西向的遮阳设计,提出了适合本地区的遮阳措施。     

夏热冬冷地区居住建筑房间得热量分布及节能方向

采用多层板壁热力系统的反应系数法分析计算了典型气象条件下4个典型房间各围护结构的逐时传热量及其在房间得热量中所占比例。结果显示,在夏季典型气候条件下,单位面积围护结构对房间得热量的影响从大到小依次为外窗太阳辐射、外窗传热、屋顶传热、东西墙传热、南墙传热;白天由太阳辐射引起的得热量一直是房间得热量的主要部分;随着西向窗墙面积比的增大,西窗逐时传热得热量和辐射得热量呈线性显著增加;在夏热冬冷地区,必须提高窗户的遮阳性能,并降低窗户的传热系数,适当控制南向窗户面积,严格控制东西向窗墙面积比,建议西向窗墙面积比不大于0.2。     

谈西安地区教学建筑的遮阳设计

合适的遮阳设计可以改善建筑的室内热环境．但窗口设置遮阳之后,对房间的采光和通风产生不利的影响。本文以西安地区为例,结合当地的气候特．董及高校教室的具体情况,详细论速了教学建筑南向及西向的遮阳设计,提出了适合该地区的遮阳措施。     

基于正交试验对建筑采光影响因素的显著性分析

基于正交试验研究了全阴天工况下卧室窗墙比、地面面积、房间进深、外遮阳出挑长度对室内平均采光系数的影响显著情况。试验结果表明,全阴天工况下,室内平均采光系数的影响因素的影响显著度为建筑进深窗墙比地面面积,全阴天情况下外遮阳出挑长度变化对室内光环境影响不显著。因此在住宅户型设计时,应将控制房间进深作为改善室内光环境的主要措施,而并非一味地降低遮阳板的出挑长度及增大窗墙比。     

寒冷地区办公建筑外窗设计变量对室内采光及综合能耗影响研究

通过DesignBuilder建立模型,对济南某典型办公楼进行采光及能耗模拟,选择窗墙比、玻璃类型以及外遮阳形式作为外窗设计变量,采光评估使用SDA和ASE作为评估指标,能耗评估采用制冷供暖能耗、人工照明、综合能耗作为评价指标。最终将模拟后的数据结果进行定量分析,得到既可满足节能要求,又可拥有良好室内采光的外窗设计参数;经过模拟计算分析后,优化外窗设计参数为40%窗墙比、双层中空Low-E玻璃以及百叶窗外遮阳,相较于参考建筑,室内光环境提高约25%,节能效果提高约5%,为寒冷地区办公建筑外窗合理设计提供了一定的参考。     

基于多目标优化的夏热冬冷地区固定式遮阳设计研究——以江西工艺美院综合楼为例

合适的固定式外遮阳能够控制太阳辐射进入室内,是一种有效的建筑节能措施。研究选取坐落在景德镇的江西工艺美院综合楼南立面,试图寻找对过热季节和过冷季节目标都有较好回应的遮阳构件形式,并形成一套适用于夏热冬冷地区的固定式遮阳构件多目标设计方法。研究以Grasshopper平台为基础,通过对景德镇地区气候进行分析,完成遮阳构件的选型以及过热季节和过冷季节时段的确定。基于此,进行了自变量和目标设计,构建了简化的参数化模型。通过Ladybug平台完成日照计算,通过Octopus平台完成基于遗传算法理论的多目标优化,得出两种遮阳类型的帕累托最优解集。并进一步筛选出以12片间距0.12 m、长0.16 m,向下倾斜25°的单片百叶构成的水平平面百叶式遮阳构件这一最优解。经验证,此遮阳构件的设置使房间内过热季节太阳辐射平均值下降了56%,过冷季节太阳辐射平均值下降了30%,较好地回应了多目标需求,形成了夏季有效遮阳、冬季少影响得热的效果。由于夏热冬冷地区具有较为相似的气候特征,该地区建筑对于遮阳构件设计的目标较为一致,故这一基于多目标优化的固定式遮阳构件设计方法可以在夏热冬冷地区建筑上广泛应用。     

重庆农村住宅建筑典型外窗采光性能分析

近年来农村住宅建设进入大建设时期,农村住宅在层数、结构以及居民使用时间上与城市住宅有很大不同,现有研究很少针对农村住宅建筑,并且大多关注优化外窗节能设计而忽视改善室内的光环境,尤其是重庆地区等光气候条件很差的地方。构成外窗主要因子有窗墙比、玻璃类型、外遮阳板等,外窗因子影响采光和空调能耗的程度不同,并且采光和空调能耗之间本身就是对立的。采用室内平均采光系数作为评价参数,针对重庆农村地区,采用DesignBuilder软件建立典型农村住宅建筑模型,利用SPSS正交试验方法,得到窗墙比、玻璃类型及遮阳板对自然采光影响效应程度大小顺序：窗墙比＞玻璃类型＞外遮阳板,并通过采光达标情况判定得到了不同玻璃类型和遮阳情况的最小窗墙比。     

外窗遮阳系统太阳得热系数及其对空调负荷的影响

为研究外窗遮阳系统的太阳得热系数全年变化规律及外窗遮阳系统对空调负荷的影响,以南京市为例,对外窗遮阳系统的太阳得热系数在全年逐月的变化规律、3种外窗遮阳系统在不同朝向方位角上的年太阳得热系数及外窗遮阳系统对房间空调负荷的影响等进行了研究。结果表明:南向双玻中空外窗遮阳系统全年的月太阳得热系数相差最大达到0.10,且夏季太阳得热系数比冬季低13%;采用中置卷帘遮阳和外置水平百叶遮阳的外窗系统空调节能效果较好;此外,外窗遮阳系统的年太阳得热系数与空调全年累计负荷存在正相关关系,且采用中置卷帘和内置百叶遮阳的南向外窗,其全年累计负荷降低率大于采用相同遮阳形式的西向外窗。     

西安市高校教室光环境优化设计研究

在高校教室的设计中,舒适健康的自然光环境不仅使学生有良好的心里感受,更能提高建筑的节能效率。本研究以西安市某高校的典型教室作为研究对象,通过节能分析软件Ecotect及采光模拟软件Radiance,对其冬、夏季的采光遮阳情况做出模拟分析。在科学分析模拟结果的基础上,对不同遮阳方式、窗墙比大小和采光口比例等影响因素进行量化分析,提出提高高校教室光环境质量的建议。     

基于能耗与采光分析的夏热冬暖地区办公建筑窗墙比优化取值研究

通过建筑能耗模拟分析得出典型办公建筑中窗墙面积比对建筑能耗的影响,再通过建筑采光模拟分析得出窗墙面积比对建筑采光的一般规律。在提高采光效果和采光质量的同时,随着建筑窗墙比的提升,建筑围护结构能耗也会有所增加。因此在综合考虑建筑能耗和采光这两个因素的条件下,得出一个适宜的窗墙比取值区间。并通过定义光耗比来表征单位能耗提高对采光效果的影响,以提出办公建筑最优的窗墙面积比取值,使建筑能通过牺牲最小的能耗值,得到性价比最为优化的采光效果和质量。选取夏热冬暖典型城市的建筑能耗及室内平均采光系数进行模拟综合分析,并得出结论,为建筑节能设计提供参考。     

新型遮阳采光系统的结构优化研究

为提高各季节室内采光照度均匀性,本文提出一种新型遮阳采光系统,包括遮阳采光板和窗玻璃。本研究利用TracePro7.0软件模拟分析了遮阳采光板的长度、角度以及天窗玻璃的形状在不同季节对房间内部照度水平及照度分布的影响,进一步优化了遮阳采光板在北京地区使用时的动态调节方案。研究表明板长为600 mm的遮阳采光板在各个季节营造的室内照度和均匀度最好。为提高房间进深的采光效果,可将遮阳采光板的室外侧板角在夏冬两季倾斜10°,春秋两季倾斜15°。模拟结果同时显示,采用倒梯形的天窗玻璃可以进一步提高房间内部照度水平。本研究为遮阳采光系统的应用提供了光路设计的理论依据,其动态调节方案对天然光的高效利用有实际意义。