基于热舒适条件下呼和浩特市既有中学教学楼节能改造研究

发布时间：2017-08-24 00:44

  本文关键词：基于热舒适条件下呼和浩特市既有中学教学楼节能改造研究

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【摘要】：改革开放以来,国家对于教育的投入逐步增加,并提出了“科教兴国”的教育方针。中学教育在我国教育体系中有着举足轻重的地位,学生是祖国的未来,为他们提供良好舒适的学习生活环境势在必行。截止2013年,我国既有城乡建筑面积已经超过500亿平米,但其中超过90%的建筑属于高能耗建筑,建筑的能耗已经占到社会总能耗的30%至40%,而能源的消费结构以不可再生的煤炭资源为主,约占到75%以上,其中的建筑采暖用煤又占到约70%以上。与村镇和欠发达地区的中学不同,呼和浩特市区内的大多数中学,冬季采暖教室很少会出现因供暖不足而产生的室内温度偏低的状况,相反,这些教室往往存在着供暖力度偏大的问题,这样虽然可以保证室内温度较高,但是相对湿度很小,空气品质差,采暖所带来的环境的污染问题也是相当严重,其建筑能耗也非常之大。与其他公共建筑不同,教学楼的特殊性是间歇性使用,因而存在着巨大的节能潜力。在美国、欧洲等发达地区,经过多年的实践发展,已经有了相对成熟的建筑节能评价标准,与其相比,我国建筑节能领域的发展还处于相对落后的地位。近年来,随着我国相关节能标准的问世,中学教学楼应在保证其内部热舒适性的同时,大大降低建筑的整体能耗,因而,生态可持续发展理念必将融入当地今后的中学建设的过程当中。此外,呼和浩特地区夏季气候宜人,大多数中学教学楼利用“自然通风”结合屋顶“吊扇”方式就可以满足室内的热舒适性,故本课题对当地冬季中学教学楼的舒适性和节能措施做主要研究。本课题以我国严寒地区的气候特征为研究基础,在绿色建筑设计的基本原则和理论指导下,结合国家和地方的相关节能设计规范标准,对内蒙古自治区呼和浩特市四所不同性质的典型中学:敬业中学、第四十中学、土默特中学和曙光中学进行实地调研,通过室内热环境测试、大量的主观问卷调查等方式,分析了上述中学教学楼现状,并指出这些中学所存在的热舒适问题,计算出典型房间的PMV和PPD值,并计算了其热中性温度,明确了该地区中学生冬季对热舒适评价的情况及特殊需求,在此基础上,提出相应的节能改造措施,并利用Revit Architecture2010软件建立模型,利用Ecotect Analysis 2010软件对拟改造前后的教学楼内典型位置教室及整栋教学楼的能耗做出模拟计算,对比拟改造前后教学楼能耗状况,分析其节能潜力。课题结合建筑外围护结构形式和冬季采暖模式从规划层面、建筑单体层面和管理层面分别提出了相应的节能改造措施以及适合呼和浩特地区城市中学教学楼建筑设计策略,以期推进适宜建筑设计方法在城市中学教学楼当中得以应用,为现阶段城市中学向绿色中学转型和发展提供一定的理论依据。本课题主要有两个研究目标:一是探究以呼和浩特市为代表的严寒地区城市中学教学楼建筑在热舒适性方面的不足以及学生期望的热舒适范围;二是在保证中学生热舒适度的前提下通过研究该地区城市中学教学楼适宜的节能设计方法来分析当地中学教学楼的节能潜力,以期绿色建筑设计方法得以推广,进而从一定程度上缓解我国冬季北方地区采暖能耗巨大的问题。
【关键词】：中学 教学楼 热舒适 节能策略 模拟
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU244.2;TU201.5
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1.绪论10-26
• 1.1 研究背景及意义10-13
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11-13
• 1.2 研究内容及方法13-14
• 1.2.1 研究内容13-14
• 1.2.2 研究方法14
• 1.3 课题调研进程及理论基础14-15
• 1.4 课题研究主要对象的概念解析15-17
• 1.5 研究框架流程17-18
• 1.6 国内外研究现状及案例分析18-25
• 1.6.1 国内研究现状及案例解析18-21
• 1.6.2 国外研究现状及案例解析21-25
• 1.7 本章小结25-26
• 2.呼和浩特市中学教学楼冬季热环境测试及结果分析26-50
• 2.1 呼和浩特市敬业中学冬季热环境测试及结论分析26-34
• 2.1.1 敬业中学基本情况介绍及测试前期准备26-27
• 2.1.2 测试过程及结果分析27-34
• 2.2 呼和浩特市第四十中学冬季热环境测试及结论分析34-38
• 2.2.1 第四十中学基本情况介绍及测试前期准备34
• 2.2.2 测试过程及结果分析34-38
• 2.3 呼和浩特市土默特中学冬季热环境测试及结论分析38-41
• 2.3.1 土默特中学基本情况介绍及测试前期准备38-39
• 2.3.2 测试过程及结果分析39-41
• 2.4 呼和浩特市曙光中学冬季热环境测试及结论分析41-45
• 2.4.1 曙光中学基本情况介绍及测试前期准备41-42
• 2.4.2 测试过程及结果分析42-45
• 2.5 基于测试结果对不同教学楼热工性能的对比分析45-47
• 2.5.1 敬业中学与土默特中学教学楼热工参数对比45-46
• 2.5.2 曙光中学与土默特中学教学楼热工参数对比46-47
• 2.5.3 第四十中学与土默特中学教学楼热工参数对比47
• 2.6 本章小结47-50
• 3.呼和浩特市中学教学楼冬季热舒适范围的界定50-70
• 3.1 热舒适度的理论研究50-54
• 3.1.1 热舒适评价的理论基础50-52
• 3.1.2 影响人体热舒适的因素52-54
• 3.2 对于呼和浩特市中学教学楼冬季室内热舒适度的主观问卷调研54-60
• 3.2.1 问卷的设计54-55
• 3.2.2 曙光中学热舒适投票结果统计55-58
• 3.2.3 敬业中学热舒适投票结果统计58-60
• 3.3 所调研中学学生对于当前热舒适度的评价及其需求60-67
• 3.3.1 学生热感觉与室内空气温度变化趋势分析60-61
• 3.3.2 典型教室PMV与PPD值的计算与分析61-65
• 3.3.3 呼和浩特市中学教学楼热中性温度的确定65-67
• 3.3.4 其他影响热舒适度的因素的分析67
• 3.4 本章小结67-70
• 4.呼和浩特市中学教学楼节能改造措施的研究70-100
• 4.1 教学楼的选址及场地规划70-75
• 4.1.1 呼和浩特地区适宜的场地布局条件70-72
• 4.1.2 所调研学校的实际情况72-75
• 4.2 教学楼建筑单体的热舒适及节能研究分析75-88
• 4.2.1 敬业中学教学楼能耗模拟及改善措施75-86
• 4.2.2 第四十中学教学楼能耗模拟及分析86-88
• 4.3 呼和浩特市中学教学楼节能潜力的分析88-98
• 4.3.1 太阳能资源的利用88-93
• 4.3.2“水源热泵技术”的利用93
• 4.3.3 其他节能技术的利用93-96
• 4.3.4 不同采暖形式及管理运营模式的分析96-98
• 4.4 本章小结98-100
• 5.结论及展望100-102
• 5.1 课题研究成果的总结100-101
• 5.2 课题研究的不足101
• 5.3 课题展望101-102
• 参考文献102-106
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果106-108
• 附录一 调研测试及室外温湿度具体值108-122
• 附录二 热舒适调查问卷122-124
• 附录三 图表目录124-130
• 致谢130

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本文编号：728265