北京地区住宅建筑实现净零能耗的可行性研究

发布时间：2020-03-25 09:36

【摘要】：在能源紧缺、环境承载能力有限的大背景下,减少建筑能耗,加大可再生能源利用率,提高可再生能源在能源消费中的比例具有重要意义。本文以北京地区为例探讨了住宅建筑采用被动式节能技术和太阳能光伏发电技术实现净零能耗的可行性。首先,本文选取北京某住宅建筑作为本研究的基本模型,通过De ST软件模拟分析了围护结构各部件热工性能对建筑能耗的影响。采用正交试验法筛选出节能效果较好的围护结构热工性能参数组合,计算综合节能方案下的建筑能耗。其次,通过分析北京地区可再生能源情况,选择太阳能光伏发电系统作为住宅建筑的产能来源;通过调研目前市场上常用的光伏电池,选择光电转化效率约为15%的晶硅组件;建立太阳能光伏发电模型,利用MATLAB软件计算太阳能光伏系统在屋顶及南向立面的发电量。最后,从能耗角度及经济性角度分析在被动式节能技术措施及太阳能光伏发电技术措施下住宅建筑实现净零能耗的可行性。此外,对寒冷地区其他城市住宅建筑实现净零能耗进行了简要评估。本文研究得出,基于被动式节能措施配合光伏发电技术的情况下,净零能耗住宅建筑理论上时可以实现的。从能耗角度上讲,若建筑仅有屋面铺设光伏板时,实现住宅建筑净零能耗的最高层数为3层;若在屋面及南立面铺设光伏板,则满足净零能耗建筑住宅层数最高为10层。
【图文】：

建筑能耗,消费总量,能源生产,能源消耗

1图 1-1 2006-2016 年能源生产与消费总量能源消耗中，建筑能耗占据了其中相当大的部分。建筑能耗研究报告（2016）》中的数据显示，2014 8.14 亿吨标准煤，约占全国能源消费总量约 20%。

建筑模型

本章主要探讨建筑围护结构对建筑能耗的影响。选择北京地区常规住宅建筑几何模型作为本研究的基准模型，通过调研获取建筑能耗模拟所需的边界条件。采用能耗模拟软件 DeST 探讨建筑围护结构热工参数对建筑能耗的影响。2.1 基准模型建立及边界条件的的设定2.1.1 建筑几何模型的建立本研究以北京地区作为代表城市，选取北京地区常规建筑作为研究对象。本研究所选择的几何模型为通过综合分析、调研北京地区的住宅建筑经修改得到的建筑几何模型。考虑建筑楼层多于 6 层时需设置电梯等设备，本研究选择最高层数为 6 层的住宅建筑作为研究对象。具体模型如图 2-1 所示。该住宅建筑一梯两户，每层共 4 户，总建筑面积为 2440 m2，，层高为 2.8m，户型为三室一厅一厨一卫，建筑均为南北朝向。体型系数为 0.314，占地面积为406.68 m2，南向窗墙比为 0.5，北向窗墙比为 0.3，东、西向窗墙比为 0.04。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU201.5;TU111.195

【参考文献】