南方地区城镇居住建筑夏季外围护结构降温措施研究

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本论文是十三五国家课题—南方地区城镇居住建筑绿色设计新方法与技术协同优化—的组成部分。中国南方地区有一个共同的特征,就是夏季高温天气多,使得建筑物夏季外围护结构温度升高,导致中国南方地区夏季室内空调用能剧增。建筑物外围护结构是建筑物的重要组成部分,因此,对南方地区夏季外围护结构的降温可能是降低室内空调能耗的一个非常重要的方面。所以,建筑物外围护结构的降温具有较大的研究意义和价值。
  本文首先通过阅读文献收集整理了一些近几年国内外建筑环境中通过在外围护结构上增加降温手段来改善室内外热环境的相关策略,并梳理了其在改善室内外热环境和降低空调能耗方面的效果。通过国内外的建筑外围护结构的相关降温措施的梳理发现,外围护结构的降温措施大致有以下几种方式,比如:外遮阳降温、绿化遮阳降温、蒸发冷却降温、通风降温、特殊材料降温、适用性技术降温等的方式。
  通过对国内外相关领域研究的梳理,结合我国南方地区的气候特征和目标要求,要降低夏季室内能耗,就要最大限度的降低从室外传至室内的高温。本文通过EcotectAnalysis和ClimateConsultant软件来分析比较各种措施之间的优劣,以分析出较好的外围护降温策略。
  在这些分析研究的基础上,本文还提出了墙体埋设水管回水用外墙降温措施,即用金属水管沿着垂直墙面成S型盘旋状分布,水管内存储自来水。在夏季,太阳照射,水温升高,水被存储至水箱,被当做生活用水使用。这样的方式,既遮掉了夏季高温阳光,又可回收利用水资源,一举两得。
  最后,本文以杭州亚运村中的一幢高层居住建筑物作为分析案例,在这一高层居住建筑物的西立面和部分南立面采用外遮阳降温措施,屋顶采用传统的种植绿化策略,辅助以计算机软件Openstudio模拟几种不同组合方式的外围护结构降温措施的效果。模拟结果显示,外墙采用外遮阳降温效果显著,使得墙体外表面温度最高可降低12.5℃,使得墙体内外表面温度之差相差22.9℃,可每年每平方米节省能耗908.4KW·h。绿化屋顶降温措施可以使得屋顶内外表面温度最高降低22℃,仅采用屋顶绿化,可每年每平方米节省252.8KW·h。而综合采用外墙和屋顶的降温措施之后,每年每平方米节省能耗可达1147.3KW·h。这说明在建筑物外围护结构表面使用降温措施对减少夏季室外高温热量向室内的传递和降低夏季室内能耗使用方面效果显著。
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