基于空间光环境质量的建筑中庭光伏天窗设计策略研究
发布时间：2021-08-03 00:32
随着建筑体量的逐渐增大,内部的采光通风只能依靠设置中庭,中庭空间设计的优劣对建筑物的使用功能和室内物理环境质量有重要的影响。利用中庭天窗自然采光改善了高大空间室内光环境,但也因受外扰影响大带来能耗以及室内物理环境问题。如何在发挥自然采光作用时通过合理设计降低光环境不舒适和照度不均匀的影响,提高天然采光质量,营造健康、舒适的空间光环境,成为中庭天窗设计的研究重点。太阳能光伏发电技术与建筑一体化结合的程度逐渐提升,发展出光伏发电系统与建筑透明围护结构的一体化设计应用技术。另一方面,由越来越广泛应用的大面积玻璃天窗所带来的建筑室内夏季曝晒、眩光等一系列问题逐渐增多,对室内环境带来了负面影响。在这种情况下,建筑物对于遮阳的需求增加,遮阳帘及遮阳百叶的安装使用逐渐增多。面对这一现状问题,半透明光伏天窗的利用因光伏电池的部分遮阳效果成为平衡天窗采光和遮阳矛盾的一种解决方案,但同样带来了采光削弱与光照不均匀等对光环境的影响。而目前光伏窗的应用正处于起步阶段,其选型设计策略尚不完善。研究适宜的光伏天窗设计策略以达到采光和遮阳的平衡,营造良好的室内光环境成为当务之急。我国有大量已建及待建高大中庭空间,且...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：164 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国民用建筑竣工面积（2001-2015年）
西安建筑科技大学硕士学位论文2图1.2我国总建筑面积（2001-2015年）（数据来源：中国建筑节能年度发展研究报告（2017）[11]）随着近年来公共建筑迅速发展，大量功能复杂、体量更大的公共建筑的新建，以及更高的室内环境舒适性要求和暖通空调设备配置需求，公共建筑总能耗必定会持续增加。体量规模的逐渐增大会导致内区逐渐增大，也使得公共建筑的室内物理环境调节出现问题，自然采光通风困难，而不得不依赖于空调系统。为了解决公共建筑内区的自然采光通风问题，营造舒适的室内物理环境，目前在大型公共建筑的设计中广泛使用中庭，而体量逐渐增大的公共建筑内部的采光通风等室内环境的改善调节也只能依靠设置具有复合采光通风作用的通高中庭。（2）公共建筑中庭室内光环境不佳公共建筑高大空间因提升自然采光需求，普遍采用带大面积天窗的中庭空间设计。建筑中庭设计有利于自然采光以及自然通风，能够有效地在夏季或者过渡季节解决室内环境的舒适性问题，同时也能够提高室内照度，减少照明设备开启时间，降低照明能耗[12]。但与此同时，利用中庭顶部天窗进行自然采光也会带来夏季直射、暴晒、眩光、室内过热等附加问题。中庭的采光控制与优化设计对于公共建筑室内环境的改善以及节能有重要的意义。全玻璃平天窗被越来越广泛的应用于建筑中庭设计中，由设计不当的大面积玻璃天窗所带来的一系列问题也越来越多，在这种情况下，公共建筑对于顶部天窗进行遮阳处理的需求增加，遮阳帘及遮阳百叶的安装使用逐渐增多，但是这一措施属于建成后改造，大大影响了天窗的设计采光效果，也影响空间的美感。另一方面，天窗的自然采光效果更佳，但是天窗也更易受到室外光环境的影响，天窗采光量过多会导致夏季阳光直射，容易产生眩光或光幕反射；采光
ツ芎牡闹饕?蛩?也是中庭屋顶天窗面积比[15]。中庭的屋顶天窗自然采光设计对于中庭空间乃至整个建筑的优化设计有着重要的意义。（3）光伏建筑一体化的发展绿色建筑节能技术主要包括两个层面，“开源”和“节流”。开源的重要途径就是增加可再生能源，特别是太阳能的利用。国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015中明确指出，“公共建筑设计宜充分利用太阳能”，同时“公共建筑宜采用光热或光伏与建筑一体化系统”[16]。可再生能源能够帮助缓解能源需求和环境污染之间的矛盾，应该在建筑上大力推广应用。从图1.3可以看出，虽然中国的可再生能源利用取得了快速的发展，位居世界第三位，但是在可再生能源的利用形式上与其他国家还有很大差距，小水电利用较多，而与建筑结合更紧密的光伏发电等措施的利用率较低[17]。图1.3世界可再生能源利用分布图（数据来源：国家可再生能源中心《中国可再生能源产业发展报告2013》[17]）太阳能光伏发电技术与建筑一体化结合的程度逐渐提升，发展出光伏发电系统与建筑透明围护结构的一体化设计应用技术，主要包括光伏窗、光伏幕墙等，逐渐代替传统建筑玻璃成为建筑围护结构的有效组成部分[18-19]。透明围护结构是建筑围护结构的薄弱环节，是建筑负荷的一大来源。而可透光的光伏组件不仅能够替代传统的建筑围护结构，还可以利用太阳辐射产能，起到降低建筑负荷的作用[20-21]。另一方面，可透光光伏组件由于代替了建筑上的透明围护结构部分，它们需要能够实现透明围护结构的多种功能，光环境是需要考虑的重要内容，还包括美学、经济、结构、声环境、热环境等[22]。在这个背景下，屋顶天窗部位应用光伏组件并代替传统玻璃天窗成为一种改善天窗采光和遮阳矛盾、营造良好的室内
本文编号：3318575
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：164 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
我国民用建筑竣工面积（2001-2015年）
西安建筑科技大学硕士学位论文2图1.2我国总建筑面积（2001-2015年）（数据来源：中国建筑节能年度发展研究报告（2017）[11]）随着近年来公共建筑迅速发展，大量功能复杂、体量更大的公共建筑的新建，以及更高的室内环境舒适性要求和暖通空调设备配置需求，公共建筑总能耗必定会持续增加。体量规模的逐渐增大会导致内区逐渐增大，也使得公共建筑的室内物理环境调节出现问题，自然采光通风困难，而不得不依赖于空调系统。为了解决公共建筑内区的自然采光通风问题，营造舒适的室内物理环境，目前在大型公共建筑的设计中广泛使用中庭，而体量逐渐增大的公共建筑内部的采光通风等室内环境的改善调节也只能依靠设置具有复合采光通风作用的通高中庭。（2）公共建筑中庭室内光环境不佳公共建筑高大空间因提升自然采光需求，普遍采用带大面积天窗的中庭空间设计。建筑中庭设计有利于自然采光以及自然通风，能够有效地在夏季或者过渡季节解决室内环境的舒适性问题，同时也能够提高室内照度，减少照明设备开启时间，降低照明能耗[12]。但与此同时，利用中庭顶部天窗进行自然采光也会带来夏季直射、暴晒、眩光、室内过热等附加问题。中庭的采光控制与优化设计对于公共建筑室内环境的改善以及节能有重要的意义。全玻璃平天窗被越来越广泛的应用于建筑中庭设计中，由设计不当的大面积玻璃天窗所带来的一系列问题也越来越多，在这种情况下，公共建筑对于顶部天窗进行遮阳处理的需求增加，遮阳帘及遮阳百叶的安装使用逐渐增多，但是这一措施属于建成后改造，大大影响了天窗的设计采光效果，也影响空间的美感。另一方面，天窗的自然采光效果更佳，但是天窗也更易受到室外光环境的影响，天窗采光量过多会导致夏季阳光直射，容易产生眩光或光幕反射；采光
ツ芎牡闹饕?蛩?也是中庭屋顶天窗面积比[15]。中庭的屋顶天窗自然采光设计对于中庭空间乃至整个建筑的优化设计有着重要的意义。（3）光伏建筑一体化的发展绿色建筑节能技术主要包括两个层面，“开源”和“节流”。开源的重要途径就是增加可再生能源，特别是太阳能的利用。国家标准《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015中明确指出，“公共建筑设计宜充分利用太阳能”，同时“公共建筑宜采用光热或光伏与建筑一体化系统”[16]。可再生能源能够帮助缓解能源需求和环境污染之间的矛盾，应该在建筑上大力推广应用。从图1.3可以看出，虽然中国的可再生能源利用取得了快速的发展，位居世界第三位，但是在可再生能源的利用形式上与其他国家还有很大差距，小水电利用较多，而与建筑结合更紧密的光伏发电等措施的利用率较低[17]。图1.3世界可再生能源利用分布图（数据来源：国家可再生能源中心《中国可再生能源产业发展报告2013》[17]）太阳能光伏发电技术与建筑一体化结合的程度逐渐提升，发展出光伏发电系统与建筑透明围护结构的一体化设计应用技术，主要包括光伏窗、光伏幕墙等，逐渐代替传统建筑玻璃成为建筑围护结构的有效组成部分[18-19]。透明围护结构是建筑围护结构的薄弱环节，是建筑负荷的一大来源。而可透光的光伏组件不仅能够替代传统的建筑围护结构，还可以利用太阳辐射产能，起到降低建筑负荷的作用[20-21]。另一方面，可透光光伏组件由于代替了建筑上的透明围护结构部分，它们需要能够实现透明围护结构的多种功能，光环境是需要考虑的重要内容，还包括美学、经济、结构、声环境、热环境等[22]。在这个背景下，屋顶天窗部位应用光伏组件并代替传统玻璃天窗成为一种改善天窗采光和遮阳矛盾、营造良好的室内
本文编号：3318575
本文链接：https://www.wllwen.com/jianzhugongchenglunwen/3318575.html
