长三角区域被动式建筑能效优化研究

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随着长三角一体化发展战略的深入推进,城镇化建设步伐不断加快,长三角地区建筑总量持续增高,随之产生的能源消耗问题也越发严重。被动式建筑的出现可以有效降低建筑能源需求,缓解生态环境压力。在长三角地区发展被动式建筑,能够优化建筑能源使用结构,提高能源综合利用效率,是促进节能减排,助力可持续发展的重要措施。不仅有利于我国提早实现“2030年碳达峰,2060年碳中和”的节能目标,也可为各地区发展节能建筑提供有益的借鉴。虽然被动式建筑逐步得到专家学者的青睐,但在长三角地区被动式建筑能效优化方面还缺乏更深入的研究。基于此,本文采用规范理论分析与仿真模拟相结合的方法,结合区域经济协调发展、可持续建设、被动式建筑等理论,从形态几何参数和使用者用能行为两方面对被动式建筑能效进行优化分析,进而提出被动式建筑能效优化方案及建议。首先,本文从气候、经济和人口三方面阐释了长三角地区发展被动式建筑的可行性。在此基础上,对调研数据进行统计分析,并使用PKPM-PHEnergy仿真软件,构建长三角区域被动式建筑能耗模拟模型。其次,针对建筑形态几何参数和使用者用能行为两方面因素进行能耗模拟分组实验,确定长三角区域被动式建筑能效优化方案。具体内容如下:(1)从平面尺寸、平面面积、建筑高度三方面展开被动式多层办公楼能耗模拟实验。对实验数据进行统计分析,发现平面尺寸与建筑能耗之间呈一元线性递减关系,平面面积与建筑能耗之间呈一元二次线性关系,建筑高度与建筑能耗之间呈一元线性递增关系。建筑形态几何参数对能耗的影响程度依次为平面面积>建筑高度>平面尺寸。(2)从人员作息设置、照明使用行为、办公设备使用行为、空调使用行为四方面展开被动式多层办公楼能耗模拟实验。对实验数据进行统计分析,发现使用者用能行为对建筑能耗的影响程度依次为空调制冷使用行为>照明使用行为>空调制热使用行为>办公设备使用行为。(3)综合考虑建筑形态几何参数和使用者用能行为,确定长三角区域被动式多层办公楼能效最佳方案:在平面面积在1800~2400m~2之间(长宽比为1.5),建筑高度在18.5m~21m之间的5层被动式办公楼内,使用者采用经济型用能模式时,该被动式建筑最为节能。最后,对被动式建筑能效优化方案进行实证分析,发现优化后的被动式多层办公楼与初始状态的办公楼相比,建筑本体节能率提升了10.89%,建筑综合节能率提升了8.16%,且优化后的建筑室内热舒适性满足《绿色建筑评价标准》中的相关要求;为提升被动式建筑能效,本文从被动式建筑设计和使用者用能行为两个层面提出相应的建议。本论文的研究结果有助于加深建筑设计师对被动式建筑能耗的相关了解,也为长三角地区相关政府管理部门制定被动式建筑促进策略提供参考,对长三角地区实现经济、环境和社会的协调可持续发展具有重要的现实意义。
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