严寒地区办公空间使用者开窗行为机理及预测模型研究
发布时间：2021-09-24 01:30
随着数字化建筑设计的发展,建筑性能模拟技术广泛应用于建筑性能的优化与评价。然而,建筑性能模拟平台中的既有使用者行为程序过于简化,不能够反映真实行为的复杂性,影响了模拟预测的精准度,从而使建筑设计难以达到预期效果。其中,既有开窗行为程序的不完善,导致了建筑物理环境和能耗性能模拟预测值与实际值之间的差异。由于调研与实测的难度较大,既有行为机理和预测模型研究仅包含部分气候区和建筑空间类型的研究结果。预测模型缺乏集成应用性,导致其无法链接建筑性能模拟平台进行模拟预测。本研究旨在完善办公空间使用者开窗行为理论研究、提升办公空间性能模拟精度和提升严寒地区办公空间环境性能品质,对严寒地区办公空间使用者开窗行为机理和预测模型进行了研究。基于心理学理论,研究得出了严寒地区办公空间使用者开窗行为的地域化特征。依据地域化特征,提出了使用者开窗行为研究框架,制定了数据采集方案、行为机理解析方案,提出了预测模型架构的方法,完善了使用者开窗行为理论研究框架。依循理论研究框架与方案,进行了理论分析与实证分析,明晰了严寒地区多种空间类型与规模的办公空间使用者开窗行为机理。研究建构了具有集成应用能力的行为预测模型,并应...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：232 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LEED认证建筑的实测能耗Fig.1-1Comparisonofmeasuredandpredictede
第1章绪论-3-空间类型和规模中的行为特征的差异。上述缺失导致了建筑室内热环境和能耗等性能模拟预测值与实际值间产生差异[16]，设计方案和应用技术难以达到预期效果，降低了建筑性能模拟技术的应用价值[26,27]。在建筑性能模拟技术中，如何有效分析与整合复杂的使用者行为，通过新手段、新方法建构行为预测模型、修正模拟结果，是优化建筑性能模拟技术、增强其建筑实际项目辅助设计能力的核心问题之一。1.1.1.2使用者开窗行为与建筑性能的关系使用者，而非建筑，是能源的主要消耗者和环境性能的改变者[28]。图1-2总结了与建筑性能相关的各种使用者行为类型及其对建筑性能的影响[29]。图1-2影响建筑内部得热和能耗的各类使用者行为及其对建筑的影响（改自[29]）Fig.1-2Theoccupantbehaviourtypesinfluencingbuildinginternalheatgainsandenergyconsumptionalongwiththeirimpactonbuildings(revisedfrom[29])与建筑能耗相关的使用者行为主要包括使用者作息与密度、照明与遮阳、办公设备使用、采暖和制冷设备温控行为等。其中，使用者开窗行为影响建筑与外部环境的空气交互情况，通过影响通风换气率来改变建筑能耗与热环境等性能表现。使用者在建筑空间内进行着积极的适应性行为，或被动的进行非适应性行为，通过控制HVAC系统（采暖和制冷系统）、照明、家电等设备和热水等建筑系统的使用，来与建筑系统互动，以达到个体对室内环境的期望水平。IEA在附件53项目中定义了与建筑性能相关的使用者行为，“由内部或外部促动，以适应环境（温度、室内空气质量与光舒适感受等）的可观察到的行为或反应”[30]。各类行为中，由采暖和制冷的温控行为、灯控行为、开窗行为和遮阳设备控制等行为类型，可对建筑能耗产生50%以上的影响[3
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-8-耗的模拟计算结果。图1-3建筑性能模拟平台DesignBuilder建筑窗口控件内容Fig.1-3Openingsettinglogicandcontentofbuildingperformancesimulationsoftware,DesignBuilder针对窗口形状方面，窗口控件的各级设定也均无与此相关的选项，但可通过建筑模拟模型建构绘制不同形状的窗口。通过DesignBuilder中的CFD模拟计算，对窗口形状是否影响建筑性能模拟平台的模拟结果进行实验，从而判断是否需在数据采集时选择不同形状的建筑窗口作为数据采集对象。当建筑窗口为非矩形时，DesignBuilder仍在设定的开窗位置处开启矩形通风口，按照矩形窗口进行计算，如图1-4所示。可见，窗口形状的差异不影响建筑性能模拟平台的模拟结果。a)建筑窗口开启比例为5%b)建筑窗口开启比例为100%图1-4DesignBuilder建筑性能模拟平台圆形窗口通风量模拟Fig.1-4CFDofround-shapewindowusingbuildingperformancesimulationsoftware，DesignBuilder进一步测试，将窗口设置为不同开口比例，图中左侧窗口开口比例为5%，
本文编号：3406826
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：232 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
LEED认证建筑的实测能耗Fig.1-1Comparisonofmeasuredandpredictede
第1章绪论-3-空间类型和规模中的行为特征的差异。上述缺失导致了建筑室内热环境和能耗等性能模拟预测值与实际值间产生差异[16]，设计方案和应用技术难以达到预期效果，降低了建筑性能模拟技术的应用价值[26,27]。在建筑性能模拟技术中，如何有效分析与整合复杂的使用者行为，通过新手段、新方法建构行为预测模型、修正模拟结果，是优化建筑性能模拟技术、增强其建筑实际项目辅助设计能力的核心问题之一。1.1.1.2使用者开窗行为与建筑性能的关系使用者，而非建筑，是能源的主要消耗者和环境性能的改变者[28]。图1-2总结了与建筑性能相关的各种使用者行为类型及其对建筑性能的影响[29]。图1-2影响建筑内部得热和能耗的各类使用者行为及其对建筑的影响（改自[29]）Fig.1-2Theoccupantbehaviourtypesinfluencingbuildinginternalheatgainsandenergyconsumptionalongwiththeirimpactonbuildings(revisedfrom[29])与建筑能耗相关的使用者行为主要包括使用者作息与密度、照明与遮阳、办公设备使用、采暖和制冷设备温控行为等。其中，使用者开窗行为影响建筑与外部环境的空气交互情况，通过影响通风换气率来改变建筑能耗与热环境等性能表现。使用者在建筑空间内进行着积极的适应性行为，或被动的进行非适应性行为，通过控制HVAC系统（采暖和制冷系统）、照明、家电等设备和热水等建筑系统的使用，来与建筑系统互动，以达到个体对室内环境的期望水平。IEA在附件53项目中定义了与建筑性能相关的使用者行为，“由内部或外部促动，以适应环境（温度、室内空气质量与光舒适感受等）的可观察到的行为或反应”[30]。各类行为中，由采暖和制冷的温控行为、灯控行为、开窗行为和遮阳设备控制等行为类型，可对建筑能耗产生50%以上的影响[3
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-8-耗的模拟计算结果。图1-3建筑性能模拟平台DesignBuilder建筑窗口控件内容Fig.1-3Openingsettinglogicandcontentofbuildingperformancesimulationsoftware,DesignBuilder针对窗口形状方面，窗口控件的各级设定也均无与此相关的选项，但可通过建筑模拟模型建构绘制不同形状的窗口。通过DesignBuilder中的CFD模拟计算，对窗口形状是否影响建筑性能模拟平台的模拟结果进行实验，从而判断是否需在数据采集时选择不同形状的建筑窗口作为数据采集对象。当建筑窗口为非矩形时，DesignBuilder仍在设定的开窗位置处开启矩形通风口，按照矩形窗口进行计算，如图1-4所示。可见，窗口形状的差异不影响建筑性能模拟平台的模拟结果。a)建筑窗口开启比例为5%b)建筑窗口开启比例为100%图1-4DesignBuilder建筑性能模拟平台圆形窗口通风量模拟Fig.1-4CFDofround-shapewindowusingbuildingperformancesimulationsoftware，DesignBuilder进一步测试，将窗口设置为不同开口比例，图中左侧窗口开口比例为5%，
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