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夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造综合效益分析

陈玢晶; 李德智; 李启明 东南大学土木工程学院; 南京210096

摘要:在全球能源消耗量巨大,资源紧缺的背景下,国内外针对既有建筑节能改造进行了大量研究,但对既有居住建筑节能改造及效益评价主要集中在建筑围护结构上,对既有居住建筑进行全面节能改造及综合效益评价较少。本文首先对夏热冬冷地区既有居住建筑的围护结构、照明系统、给排水系统改造和可再生能源利用提出了重点节能改造措施;然后以无锡市某住宅楼改造工程为例,对各部分的改造效果进行度量与测定;进而根据最终节能效果对该项目的经济、环境和社会三大效益进行综合分析。发现对该地区既有居住建筑进行节能改造具有良好的综合效益,宜优先进行围护结构、照明系统的改造及太阳能的利用。

  • 城市微气候及热舒适性评价研究综述

    作者:金虹; 王博 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    随着全球城市化进程不断提速,城市已成为人类赖以生存的重要场所。19世纪以来,越来越多的专家学者注意到城市气候正在逐渐发生变化,并影响城市居民的生活质量,因此对城市微气候的研究愈加被当代学者所重视。本文收集整理近20年来城市微气候研究方面的重要文献成果,对影响城市微气候的因素,地区气候条件、城市形态、城市生态和人为热排放等分别进行梳理和评析,并通过整理城市热环境研究的发展历程,统计分析了热舒适性评价方法的演变过程及评价原理,最后指出当前研究的主要问题,为进一步的研究提供参考价值。

  • 全热回收新风机组二次携带污染物风险测试及分析

    作者:聂金哲; 李赞; 张群力; 王刚; 房磊 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    针对全热回收新风机组二次携带污染物风险进行了测试、分析。以聚合物膜式全热回收机组为对象的测试,采用甲苯、丙酮、氨气作为示踪气体模拟室内空气污染物,利用示踪气体声谱分析仪实时监测气态污染物由排风渗透至新风的浓度和比例。针对转轮式全热回收机组的分析则基于国内外文献调研。测试及分析结果显示,聚合物膜式全热回收机组二次携带污染物比例在6%~9%,转轮式全热回收机组二次携带污染物比例在10%~30%。热回收型新风机组选用过程中应适当增加新风量用于抵消污染物交叉传递所带来的影响,对于聚合物膜式及转轮全热回收机组,考虑污染物扩散修正后的新风量建议增加至设计新风量的110%,143%。

  • 高原气候对人体热适应的影响研究

    作者:闫海燕; 李洪瑞; 陈静; 杨柳 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    以青藏高原低压高寒气候的代表城市拉萨为研究对象,通过环境测试和热舒适的问卷调查,分析拉萨住宅建筑冬夏两季室内热环境及不同性别人群的热反应特点。分析结果表明:虽然女性冬季的服装热阻要高于男性,但冬季女性比男性感觉更冷;低压环境中男性热中性温度要低于女性,温度越低,男女中性温度的差值越大。拉萨居民对高原低压气候环境的热适应主要体现在对低压缺氧环境的生理适应、较强的太阳辐射带来的心理期望和对高寒气候的行为适应上。研究结果有助于揭示低压高寒环境下的人体热适应机理,同时对高原气候的热舒适标准制定有参考价值。

  • 夏热冬冷地区既有居住建筑节能改造综合效益分析

    作者:陈玢晶; 李德智; 李启明 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    在全球能源消耗量巨大,资源紧缺的背景下,国内外针对既有建筑节能改造进行了大量研究,但对既有居住建筑节能改造及效益评价主要集中在建筑围护结构上,对既有居住建筑进行全面节能改造及综合效益评价较少。本文首先对夏热冬冷地区既有居住建筑的围护结构、照明系统、给排水系统改造和可再生能源利用提出了重点节能改造措施;然后以无锡市某住宅楼改造工程为例,对各部分的改造效果进行度量与测定;进而根据最终节能效果对该项目的经济、环境和社会三大效益进行综合分析。发现对该地区既有居住建筑进行节能改造具有良好的综合效益,宜优先进行围护结构、照明系统的改造及太阳能的利用。

  • 间接连接供热系统二次侧动力分散节能研究

    作者:马广兴; 苏抗男; 周浩 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    本文以供热系统中的板式换热器和二次侧输配能耗为研究对象,以降低板式换热器二次侧流动阻力损失、减少循环泵能耗为目标。以供热系统相关理论为基础,研究了间接连接供热系统二次侧动力分散的方式;同时,对某换热站进行了动力分散改造。对比分析改造前后运行电耗数据得出,在供暖效果相同的情况下,节能改造后比节能改造前水泵输配电耗下降了约29%。本文研究结果具有一定的理论与实践意义,可作为类似节能改造的参考。

  • 辽宁地区藏传佛教寺院声景研究

    作者:张东旭; 相月; 陶绪一 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    声景观是构成藏传佛教寺院宗教环境的重要组成部分之一。本文以辽宁地区藏传佛寺声景观为研究对象,首先对藏传典型佛寺瑞应寺、实胜寺与惠宁寺的声环境进行实地测量;然后采用问卷调查的方法,对寺院的声环境和声音进行评价;最后,使用Odeon声学模拟软件,分析辽宁地区藏传佛教寺院的空间要素与声场特征之间的关系。

  • 一种新型组合式风口分层空调气流组织形式研究

    作者:申健; 杨长青; 高小攀; 吕文超; 李安桂 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    印刷厂房属于高大空间建筑且能耗显著,其中的空调系统不仅要承担来自围护结构及人员的冷热负荷,还要承担印刷过程中印刷机所产生的大量散热。现有研究表明,改善印刷厂房能耗问题的根本出路是改善其气流组织形式。本文以某高大空间的印刷厂空调系统为研究对象,从高大空间分区域空调气流组织技术入手,研究组合风口条件下的冬夏季送风气流组织优化形式,探求一种夏季促进形成温度分层、冬季阻碍温度分层的组合风口气流组织形式,并结合数值模拟与模型实验手段优化了该气流组织形式。研究表明:新型分区域空调系统在采用直吹工作区气流组织形式下解决了传统送风模式弊端,使得分区域空调系统能够在冬夏两季满足送风要求。新系统中,3种送风形式都能基本满足工作区的温度要求。但是相对而言,在同等风量和送风温度下,百叶风口侧送+45°旋流风口在冬季工况下具有最好的空调效果,使得工作区温度能够保持一致。在夏季工况下,采用百叶风口侧送+(45°~60°)旋流风口送风气流组织均具有良好的送风效果。

  • 基于FTA的制药厂空调排风热回收系统故障诊断研究

    作者:陈振阳; 刘成刚; 钱阳阳; 徐宏列 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    本文以实际工程中的空调排风热回收系统为基础,应用故障树分析FTA方法进行了故障诊断。针对该系统的特点,选取"冬季热回收效果差"这一典型故障作为顶事件建立故障树模型,采用上行法求得最小割集,并对故障原因提出合理的维修意见。将该故障树模型应用于实际系统,能够快速准确地找出故障并提出维修意见,为该类空调排风热回收系统的故障诊断和维修提供了参考,保证了该类空调排风热回收系统的热回收效果和稳定运行。

  • 基于采光性能优化的可调节遮阳参数化设计研究

    作者:林涛; 王蒙; 刘馨遥; 赵翰清; 许景铨 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    作为一种环境友好的设计策略,动态立面越来越多地应用于建筑设计中,其立面元件可以随着周围环境的变化进行改变。可调节遮阳就是动态立面的常用措施之一。本文探讨了可调节遮阳的设计方式,并采用计算机模拟的方法对旋转式遮阳和折叠式遮阳进行了参数化研究。研究对象为北京地区某教室空间的南向立面遮阳。文章比较了设置不同遮阳及不设遮阳(作为基准)的采光性能差异,从而得出可调节遮阳的优化设计。

  • 关于触地围护结构保温方式的探讨

    作者:杨华; 刘敏; 金凤云; 孙贺亮 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    建筑围护结构尤其是触地围护结构的耗热量已成为建筑总耗热量中不可忽视的一部分。触地围护结构的保温性,不仅关系着建筑的能耗水平,也影响着室内的热环境。本文针对触地围护结构不同的保温方式进行研究,分别对地基内保温、地基外保温、水平式保温和水平竖直式保温等4种不同方式保温时地面与土壤的换热建立数学模型,通过进行稳态的数值模拟,获得了不同保温方式时土壤温度场和地板热流密度的分布规律。对比分析指出了4种保温方式保温效果的差异及其各种保温方式的适用场合,为建筑的节能改造提供了理论依据。

  • 污染经门窗缝隙渗透问题的探讨

    作者:许钟麟; 曹国庆; 张铭健 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    根据现在住宅平面分析,外门窗缝隙是微粒污染进入室内的主要途径,而对一般居家而言,则主要是外窗。分析指出以北京冬季最多北风的计算迎面风速4.7 m/s计,可形成12 Pa的压差,而10 Pa时,对4级气密性外窗就最大将有18.75 m~3/h的渗透风。当风压、热压同时作用时,总渗透风量,大多数情况下会小于纯风压时的渗透量。但在静风时,热压作用不容忽视,共同作用大于单纯风压作用,并求出了必要条件是热压〉3倍风压。静风且有30℃温差时的北京4级窗渗风量为3.36 m~3/h。

  • 上海虹桥机场T1航站楼自然通风优化改造技术探索与实践

    作者:瞿燕 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    本文以上海虹桥T1航站楼绿色化改造中自然通风优化设计为例,简述航站楼自然通风改造的难点及目标。针对四种空间类型,提出针对性的自然通风解决策略,并通过效果分析加以验证。通过在实际案例中地剖析与应用,探索既有大型航站楼建筑自然通风改造设计的实施要点。

  • 建筑保温材料导热系数环境影响因素的确定及方法研究

    作者:孙立新; 闫增峰; 董宏 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    导热系数是建筑保温材料的基本物性参数,也是建筑热工与节能设计的重要指标。然而如何确定导热系数的环境影响因素及其影响程度,目前仍然缺乏相关研究。本研究明确了温度、湿度和受力因素是保温材料导热系数在建筑应用中发生变化的可能影响因素,给出了导热系数在温度、湿度和力学三种单因素影响作用下的试验验证设计方案,并针对具有代表性的三种保温材料:EPS(有机保温材料)、岩棉(松散纤维状材料)和泡沫玻璃(无机保温材料)进行了模拟试验研究以验证方案设计,为最终确定导热系数的环境影响因素、程度乃至热工规范修编中导热系数修正系数的确定奠定了方法基础。

  • 基于PV/T和GHP再生的除湿转轮空调系统的仿真研究

    作者:郝红; 刘晓媛; 于国鑫 期刊:《建筑科学》 2017年第08期

    本文建立了基于PV/T和GHP再生的转轮除湿空调系统,构建了除湿转轮子系统仿真模块、燃气热泵子系统仿真模块和PV/T子系统仿真模块,并在此基础之上构建整机系统仿真模块。对不同处理空气流量、处理空气温度、处理空气湿度、转轮转速、太阳光照、发动机转速及有无预冷器的空调系统性能进行了仿真模拟。主要结论有:处理空气风量越大、入口温度越高、入口湿度越小、转轮转速越低则空调系统的除湿量越小;处理空气风量越大、入口温度越高、入口湿度越大、转轮转速越高,则蒸发温度越高,制冷COP越大;发动机转速越大,系统的再生温度越高、送风温度越低、冷凝温度越高、蒸发温度越高、除湿量越大;太阳光照强度越强,系统的除湿量就越大;有预冷器的空调系统除湿量更大。

  • 基于RANS模型的球型结构风荷载数值模拟研究

    作者:孙磊; 姜国义; 顾久仁; 杨浩凯 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    球型结构是一种风敏感形结构形式。工程上所遇到的球型结构的直径并不相同,所处的位置也多种多样,使得直接预测球型结构的风荷载变得较为困难。本文基于RNG k-ε湍流模型,考虑了球型结构直径和球体离地面高度的不同,对众多球型结构的风荷载展开了大量而系统的研究,总结出风荷载体型系数和平均风压系数的变化规律,并对规范中旋转壳顶风荷载体型系数计算公式的可靠性进行了评价。计算结果显示,分块平均风压系数的极大负值都出现在球型结构顶部的背风区域,而且该值随球型结构顶点离地面位置的不同变化规律十分明显,本文根据众多计算结果拟合了二者的计算公式,并初步验证了该公式的可靠性。该公式对直接预测各种实际球型结构顶部区域的极大负压具有重要的参考价值。

  • 土钉轴力分布规律及经验调整系数研究

    作者:吴佳霖; 毛坚强 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    土钉轴力是土钉墙验算的重要内容,国内相关规范对土钉轴力的计算方法也在逐渐改进。基于FLAC^3D软件进行数值模拟,分析了土钉轴力的分布规律,探讨了现行规程计算土钉轴力的适用性,并对经验调整系数取值影响因素进行了探讨,其结论对工程设计有参考价值。研究结果表明,以朗肯土压力理论为基础的土钉墙分析方法,在某些情况下并不能得到满意结果。土钉轴力的大小及分布规律,不仅与开挖面以上的土层有关,还与开挖面以下土层性质有关,现有的计算方法中未考虑这个因素。通过与模型试验结果比较,结论得到了部分验证。

  • 气相色谱法测定塑胶跑道面层中游离TDI含量

    作者:贾婧姝 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    为准确、可靠地检测塑胶跑道面层中游离TDI的含量,本文对《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量》(GB 18583—2008)附录D中的气相色谱测定条件进行优化完善。试验发现采用石英毛细管色谱柱HP-5和乙酸乙酯溶剂对TDI以及苯、甲苯、二甲苯等塑胶跑道面层中常见的有害物质分离效果最为理想。本文研究了塑胶跑道面层样品的前处理方法,同时比较了内标和外标两种定量法对样品测定的影响。在TDI质量浓度5μg/m L~100μg/m L的线性范围内,两种定量方法的检出限均为0.1μg/m L;内标法的线性相关系数r=0.9998,加标回收率为92%~102%,相对标准偏差(RSD)为1.6%~2.9%;外标法的线性相关系数r=0.9996,加标回收率为90%~105%,相对标准偏差(RSD)为1.8%~3.4%。结果表明两种定量方法均能满足塑胶跑道面层较低浓度TDI的检测需求,其中内标法的线性、回收率以及精密度更优。

  • 混杂纤维混凝土带切口梁的跨中挠度与裂缝口张开位移研究

    作者:夏冬桃; 吴伟波; 熊思慧 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    选用总体积掺量不超过1%的钢纤维(SF)、塑钢纤维(MPF)和聚丙烯单丝纤维(PF),进行混杂纤维混凝土带切口梁三点弯曲试验,通过荷载-挠度曲线分析了纤维混杂方式和掺量对混凝土弯曲韧性的影响,对裂缝口张开位移-挠度曲线进行线性拟合,初步探究了基于荷载-裂缝口张开位移曲线的弯曲韧性评价方法。研究结果表明:三元混杂纤维增强混凝土具有较素混凝土、单掺及二元混杂纤维混凝土更优的弯曲韧性,基于弯曲韧性的最优混杂组合为0.7%SF、0.19%MPF、0.11%PF;跨中挠度δ与裂缝口张开位移呈较好的双折线关系,由基于荷载-挠度曲线的弯曲韧性评价方法得出的结论,与由基于荷载-裂缝口张开位移曲线的弯曲韧性评价方法得出的结论一致,通过荷载-裂缝口张开位移曲线对混杂纤维混凝土的弯曲韧性进行评价是可行的。

  • 全轻混凝土框架结构梁柱节点试验及破坏形态分析

    作者:杨艳敏; 聂亚男; 黄志明; 甄严; 董文龙 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    应用拟静力试验研究方法,对全轻混凝土框架结构的梁柱节点试件以梁外端低周往复加载方式进行了极限承载力试验,研究轴压比为0.1和轴压比为0.3时全轻混凝土梁柱边节点和中间节点的破坏机制,分析不同轴压比和相同轴压比下梁柱节点的破坏性能。试验结果表明,边节点的抗震性能优于中间节点,相同的节点其承载力随轴压比增大而减小。节点核心区发生剪切破坏,梁端在弯剪共同作用下发生弯剪破坏。

  • 基于微结构指标响应曲面法分析石灰固化滨海盐渍土的工程特性

    作者:赵海艳; 张渊; 王月栋 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    为了确定石灰固化滨海盐渍土力学强度指标与微结构指标之间的变化关系,选取固化土的微结构指标如等效直径De、扁圆度Kci、面积比Afrac为试验因素,利用响应曲面法进行试验设计,研究石灰固化盐渍土的力学强度指标与最优微结构参数间关系,并进行了分析和验证。结果表明,固化土微结构最优指标是等效直径De为1.8、扁圆度Kci为0.45、面积比Afrac为0.74时,石灰固化盐渍土的力学强度指标达到峰值。该模型可以用于各类固化盐渍土改良方案的必选和研究,具有一定的参考价值。

  • 反复荷载作用下高强钢筋高韧性混凝土框架中节点抗震性能研究

    作者:戎贤; 吴海超; 张健新 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    通过对4个中节点构件进行低周反复加载试验,对比4个试验构件的破坏特点,从其破坏特点、裂缝发展等分析其承载力、延性、滞回特征、骨架曲线、刚度退化、耗能能力,探究配置600MPa级高强钢筋高韧性混凝土中节点抗震性能。试验研究表明:在一定范围内,适当提高配置600MPa级高强钢筋高韧性混凝土中节点的配箍特征值、减小构件的轴压比和剪压比,能提高节点的耗能能力,有效减缓刚度退化带来的影响,改善节点抵抗变形能力,减轻结构或构件的累积损伤。

  • 人群荷载作用结构响应特性分析

    作者:汤腊平; 谢伟平; 何卫; 章涛 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    以某大跨度钢-混凝土组合楼板模型为对象,采用蒙特卡洛法模拟随机人群荷载,人群荷载考虑随机步频和起步相位,分析了两类人群荷载作用结构响应特性。对人群随机行走,分析了不同人流量和随机步态参数(步频和起步相位)对结构动力响应的影响;对于人群节律性运动(跳舞和健身操等),分析了相位差、接触比和人群密度等因素对结构动力响应的影响。研究表明:对人群随机行走,N人随机行走下结构动力响应与单人响应满足N(1/2)倍关系,可以用来简化计算人群响应;人群简化为相同步频和相同起步相位将会过高估计结构响应。对人群节律性运动,简化为同相位运动会过高预测结构的响应;接触比越大,响应越小;节律性运动下结构响应与人群密度的关系同人群随机行走相同。

  • 基于性能的既有框架结构隔震加固设计方法

    作者:王维; 包霞; 李爱群 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    为了提高既有框架结构的抗震性能,采用隔震技术对其进行加固,提出基于性能的隔震加固设计方法。首先采用结构的层间位移角定义结构的性能目标,对非隔震结构进行静力弹塑性分析,基于静力弹塑性的分析结果,提出隔震加固方案,最后通过隔震结构的动力弹塑性时程分析,验证基于性能的隔震加固设计方法的有效性。结果表明,采用基于性能的隔震加固设计方法设计的隔震结构能够达到既定的抗震设防目标。

  • 融科智地联想园区B座综合办公楼结构设计

    作者:王华辉; 赵彦革; 李毅; 任建伟 期刊:《建筑科学》 2017年第07期

    北京融科智地联想园区B座综合办公楼分为主楼、裙楼和纯地下室,主楼建筑高度为77.4m,采用钢框架-混凝土核心筒混合结构体系。为增加建筑使用面积和实现外立面效果,主楼外框架柱采用斜柱,沿平面外围布置。主楼基础采用CFG桩复合地基,根据变刚度调平的设计方法进行设计。为便于布置相关管线并实现净高要求,在连接内筒和外框架的钢梁腹板上开洞,对开洞后钢梁的抗弯刚度和应力进行了有限元分析。对地下中庭36m×36m大跨钢结构顶盖进行了方案比选,采用实腹式钢梁方案,经济合理。地下钢管混凝土柱和混凝土梁采用混凝土环梁连接节点,受力性能可靠、施工效果好,为同类工程的节点设计提供了很好的示范。

建筑科学

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