建筑是对气候的一种自然补偿,合理利用自然能源,利用建筑自身载体形成具有良好的太阳能等自然能源的收集、储存和传输特性的建筑能量系统是节能的主要发展方向。本文着眼于中国寒冷地区,分析讨论了中国式的被动居住建筑模式,对其进行室内热环境及能耗的分析,主要内容分为六章,研究要点如下:第一章介绍了欧洲等发达国家提出的被动式房屋,回顾了被动式太阳能建筑的能耗分析方法及热性能研究现状。被动式房屋的起源是在欧洲国家,其技术措施主要是针对这一地区的气候特征和地域特点,而中国的国情决定了欧洲的一些被动式技术,如超厚的围护结构保温体系目前难以大面积推广应用。发展被动式建筑的多样化才是主要方向。第二章根据中国国情,探索了现阶段中国北方寒冷地区“被动式房屋”的一种模式,其主要特征表现为:1)80～120mm厚围护结构保温;2)双层中空玻璃窗;3)在南外墙上安装太阳能空气集热模块(WSAC:Wall-mounted Solar Air Collector)收集利用太阳能;4)利用混凝土结构构成的室内蓄热体储能。定义中国式“被动式房屋”为含壁挂式太阳能空气集热模块住宅,简称WSAC住宅。技术经济分析结果表明,WSAC住宅节能减排效果显著,节能率为58%,建筑寿命期内因节约采暖耗煤而节省的资金达13万元以上,单位建筑面积节省资金60元/m~2。第三章针对目前中国在建筑设计过程与节能技术融合不到位的现象,提出在建筑设计阶段充分考虑太阳能等可再生能源利用的建筑设计策略,探索出适合WSAC住宅的建筑设计流程与建筑类型。第四章对WSAC住宅建立了传热计算模型,借助Matlab软件编写了模拟程序,并用实验数据验证了该模型的准确性。第五章利用此模型分析了建筑结构蓄热体(Thermal mass)的蓄放热特性对建筑室温波动及能耗的影响,论述了适宜的蓄热体设计原则:并讨论了蓄热楼板对室内热环境的调节作用,计算得出蓄热楼板的峰值延迟时间为2小时,衰减系数为0.84。此外,根据理论计算结果,提出了大连地区WSAC住宅冬季室内最大温度的预测公式。第六章对不同围护结构热工参数、不同气候条件的WSAC住宅全年能耗进行了分析。围护结构的保温性和房间的气密性越好,集热模块对降低能耗的贡献程度越大;不同气候条件下的城市,在安装集热模块后的年采暖能耗均有不同程度的降低,具有一定的工程通用性。