近零能耗导向的轻质装配式建筑之围护系统设计研究

来源 :清华大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:shiyigudan
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近年来,建筑的建造与运行占我国全社会能耗的比例高达16%与20%,转变建造方式与深化运行节能已成为建筑业节能的重点,发展装配式建筑与近零能耗建筑势在必行。然而,两者目前尚处于起步阶段,整合两者的研究与实践更是尤为缺乏。对此,本文选取轻质装配式建筑与近零能耗建筑为研究对象,以围护系统为研究载体,探索近零能耗导向下轻质装配式建筑的围护系统设计策略。首先,本文系统梳理了轻质装配式建筑与近零能耗建筑的发展历程,分别提取前者的围护建构特征与后者的围护设计目标,建立两者在“建构—能量”层面的矛盾关联,并据此提出三大围护设计策略:热阻漏、热稳定与气候适应性设计。针对热阻漏设计,本文从非透光围护的热桥与气密性问题入手,采用THERM与Airpak软件,分别对围护热桥与板缝部位的构造设计展开多系列模拟分析,通过定量对比得出轻质装配式建筑三种典型体系的无热桥构造策略与两种典型板缝原型的气密性优化策略,并提出一种高气密的“偏心企口板缝原型”。针对热稳定设计,本文从非透光围护的主体材料复合与双层表皮建构角度入手,分别基于Design Builder模拟与寒冷地区对比实验平台实测,对围护主体与双层表皮的不同构造组合展开对比研究与迭代优化。基于大量模拟与实测数据,研究既得出可兼顾建构效率与热稳定性的主体“轻重复合”与“相变复合”策略;也得到双层表皮系统夏冬两季的“最优组合”与“通用原型”,后者可实现基于一套通用的双层表皮结构,兼顾应答夏冬两季差异化的热稳定需求。针对气候适应性设计,本文揭示了轻质装配式建筑适应多样气候的关键在于提升透光围护的可变性,并因循“提取—应用—迭代”原型实验路径,对双层透光围护系统展开研究:基于类型学分析提取其1.0原型,在温和与寒冷地区独立实验平台展开多季节实测并得到其适宜设计与操作策略;据此迭代得到2.0原型,在寒冷地区对比实验平台展开夏冬两季的多系列实测,得到该原型的最优设计与操作策略;综合两个原型的实验结论,归纳提取出双层透光围护系统的“气候适应原型”,其可基于一套标准化的建构体系,有效适应我国多样差异的气候条件。最后,本文揭示了热阻漏设计、热稳定设计与气候适应性设计在建构和能量层面的深度关联,并分别针对居住与办公类型的近零能耗轻质装配式建筑,对其围护设计策略进一步整合。
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