基于零能耗可行性分析下的城市住宅模型研究——以天津

基于零能耗可行性分析下的城市住宅模型研究——以天津市为例TheResearchonModelofUrbanHousingBasedonZero-energyFeasibility–IllustratedbytheCaseofTianjin学科专业：建筑技术科学研究生：周淑玲指导教师：高辉教授王立雄教授天津大学建筑学院二零一四年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要当今，能源消费增长迅速然而常规化石能源有限，由此导致的能源危机成为制约世界发展的重要因素。为应对能源危机，世界各国纷纷提出节能、提高能源利用率及增加可再生能源在能源市场中的比例等应对措施。在如此严峻的形式下，零能耗建筑应运而生。目前，世界各国对零能耗建筑进行了较为深入的研究，在法规政策、建筑设计、建筑技术及可再生能源等方面有了较多的研究及成果；但是在我国，针对零能耗建筑的研究才刚刚起步，成果较少且存在诸多问题。研究零能耗建筑的潜力及规模可以促进零能耗建筑设计理论的发展，在建筑方案阶段提供一定的理论数据，十分有利于零能耗建筑甚至零能耗社区的建设及发展。本论文首先基于零能耗建筑的概念，对零能耗城市住宅提出设计原则，并基于该原则，从建筑规划、单体建筑的角度对零能耗城市住宅提出优化设计策略，且基于对天津市可再生能源分布及其在建筑中的应用现状的了解分析，对零能耗城市住宅提出可再生能源技术的适当建议。其次，通过对天津市5个居住小区进行调研，选取天津市城市住宅基准模型，并基于上述理论基础，对天津市城市住宅基准模型提出具体的节能优化标准、策略及可再生能源应用技术建议。最后，选择动态能耗模拟软件DesignBuilder与太阳能光伏发电系统仿真模拟软件PVsyst对节能、产能优化后的天津市城市住宅基准模型的能耗及发电量进行模拟计算，并将模拟数据进行耦合分析，得出天津市城市住宅实现零能耗的潜力巨大：6层及以下的多层住宅中完全可以实现零能耗；7~8层的多层住宅基本可以实现零能耗；9~13的小高层住宅可以实现70~80%的零能耗；高层住宅实现零能耗还有一定的困难，但是低能耗还是具有较大潜力的；此外，若是场地范围内的零能耗城市住宅，高层住宅还是有较大的实现空间。关键词：零能耗建筑、城市住宅基准模型、潜力、规模-iv-ABSTRACTAtpresent,energyconsumptiongrowingrapidlywhileconventionalfossilenergyislimited,theresultingenergycrisishasbecomeabigobstacleinthedevelopmentoftheworld.Todealwiththeenergycrisis,measuressuchasenergy-saving,improvingenergyefficiency,increasingthepercentageofrenewableenergyresourcesinenergymarketshavebeenproposedbymanycountries.AtpresentZeroEnergyBuildingisbeingresearchedbymanycountries,andhaveachievedalotofresultsinareassuchaspolicy,architecturedesign,architecturetechnologyandrenewableenergysources.However,theresearchonZeroEnergyBuildingisjuststartedinChina,thestudyresultsareshortandhavemanyproblems.TheresearchondevelopmentpotentialandscaleofZeroEnergyBuildingwilladvancetheorydevelopment,andprovideareferenceandbasalparameterfordesigning,andwillbenefittheconstructionofindividualZeroEnergyBuildingoreventheZeroEnergyDevelopmentconstruction.BasingontheconceptofZeroEnergyBuilding,thisarticlepresentsthedesignprincipleofZeroEnergyUrbanHousing,andpresentssuggestionsfromthepointofviewofconstructionplanningandindividualbuildingdesignbasingontheprinciple.WiththeresearchresultonrenewableenergydistributionandapplicationstatusofTianjin,toputforwardpropersuggestionsabouttherenewableenergytechnologyofZeroEnergyUrbanHousing.ThenchoosingthebaselinemodelofUrbanHousingofTianjinthroughtheresearchof5residentialdistrictsinTianjin,toputforwardspecificstandards,strategyofenergy-savingandtechnicaladviceofrenewableenergyusing.MakingthefinalanaloguecalculationofenergyconsumptionandenergyproductionofurbanhousinginTianjinwhichisoptimizedbyDesignBuilder(dynamicenergyconsumptionsimulationsoftware)andPVsyst(photovoltaicsystemsimulationsoftware)cangettheresultthatthereishugepotentialforZeroEnergyUrbanHousinginTianjin:Zeroenergycanbecompletelyachievedin6-storyandbelowresidential,basicallyrealizedin7~8-storyresidential,70~80%realizedin9~3-storyresidential,therearedifficultiestorealizezeroenergyinhighrisebuildingbutrealizelowenergyconsumptionispossible.Furthermore,iftheresidentialiswithinthescope,ZeroEnergyBuildingismorelikelytoberealized.KEYWORDS：ZeroEnergyBuilding,TheBaselineModelOfUrbanHousing,Potential,Scale-i-目录第一章绪论.........................................................11.1研究背景...................................................................................................11.1.1世界能源形势与我国住宅节能现状.............................................11.1.2零能耗建筑的定义.........................................................................51.1.3国外零能耗建筑研究现状.............................................................61.1.4国内零能耗建筑研究现状...........................................................101.1.5我国零能耗建筑发展中存在的问题...........................................131.2研究意义.................................................................................................141.3研究内容.................................................................................................141.4研究方法.................................................................................................15第二章基于零能耗的城市住宅设计及技术策略.........................172.1设计原则.................................................................................................172.1.1气候特点.......................................................................................172.1.2适宜技术.......................................................................................182.1.3可再生能源...................................................................................192.1.4室内舒适性环境...........................................................................202.2零能耗城市住宅节能优化策略.............................................................212.2.1建筑规划节能...............................................................................212.2.2建筑单体节能....................