夏热冬冷地区农村住宅围护结构对室内热舒适度的影响研究--以湖北地区为例

摘要

农村住宅的热舒适性影响了居民的热感受和满意度。湖北地区夏季炎热、冬季寒冷、湿度大，且大部分农村住宅未采取保温隔热的措施，因此该地区农宅对于室内热舒适度的改善需求迫切。本课题拟通过研究湖北地区农村居住现状，了解该地区农宅围护结构的常见做法;选取若干栋样本农宅，通过热物理环境实测及数据统计分析总结出湖北地区农村住宅热物理环境的现状特点及提高热舒适度的策略;通过实际改造案例研究探讨围护结构对室内热舒适度的影响，验证应用于实际建造的围护结构改造措施对室内热舒适度的改善效果，为以后的农宅设计及改造提供理论依据和建造经验。主要包括以下内容: 首先，介绍了湖北地区农宅围护结构对热舒适度的影响研究策略:梳理了湖北地区的农村居住建筑和居住文化;介绍了室内热环境调研的方法和仪器，仪器记录参数设置;阐述了热舒适调研问卷设计原则和调研结果;介绍了模拟软件Designbuilder和统计分析软件SPSS的使用过程。 其次，进一步研究了湖北地区农村住宅的围护结构和热舒适性现状并总结其存在的问题以及改进的方向。选取了湖北地区的若干户农宅进行温湿度测量，统计分析测量结果，并对比农宅的围护结构材料和做法差异，得出以下结论:湖北地区的农宅夏季主要问题是室内温度过高，冬季主要问题是室内湿度过高;湖北地区的农宅应注意对屋面、墙面、窗户的遮阳，遮阳措施包括建立花格墙、水平遮阳、垂直遮阳、建筑自遮阳等;湖北地区农宅外墙与屋面的保温隔热性能不理想，应提高墙体和屋面的热惰性，可采取措施包括:增加保温层、加厚墙体、涂刷浅色屋顶等。 其后介绍一栋实验性农宅实际围护结构改造的过程，研究围护结构改造策略对于农宅室内舒适度的影响。改造前期对实验性农宅的改造背景进行了梳理，总结了农宅所在紫金庄村的微气候特点;在此基础上对农宅进行改造前热物理环境测量，分析得到农宅室内热环境存在的问题;并针对农宅热舒适度现状，梳理了改造思路:主要包括建立遮阳花格墙，并在保留原有墙体的基础上加一层墙体或涂刷保温砂浆。 最后，对实验性农宅改造后的热物理环境进行夏冬两季的测量，并分析测量结果。对改造前后的热物理环境数据和能耗模拟结果进行对比，发现围护结构的改造优化了农宅的热物理性能。课题也对热适应性模型进行探讨，将舒适温度与室外日平均温度进行线性回归，得出湖北地区的热舒适适应性模型。 结合全文分析，本文主要研究结论为: (1)湖北地区的农宅整体室内热物理环境不够理想。夏季主要使用房间室内温度过高，平均温度接近或超过30℃;冬季主要使用房间湿度过高，平均相对湿度超过60％ (2)围护结构优化改造和居民适应性调节行为均可提高室内舒适度。围护结构优化改造策略包括:加建阳光房或种植落叶型乔木、增加门窗气密性、加厚墙体、涂刷保温砂浆、设置双层屋面等。居民适应性调节行为包括:夏季夜晚开启门窗，白天关闭门窗;夏季晴朗天气打开遮阳设施，夜晚关闭。冬季则采取相反的行为模式。 (3)将一栋实验性农宅南北立面外侧增加一道120mm厚砖墙，东西立面涂刷保温砂浆，发现改造后农宅主要使用房间室内温度变化受室外温度影响的程度约为改造前的一半。 (4)测量实验性农宅的围护结构外表面温度，发现墙体表面材料性质和墙体朝向是影响墙体辐射得热的主要因素。夏季前者影响程度高于后者，冬季相反。 (5)利用DesignBuilder软件模拟改造前后农宅能耗，发现改造后农宅全年能耗由10983.80kw.h降低到10106.60kw.h，比改造前减少7.99％。 (6)将湖北地区农宅的舒适温度与室外日平均温度进行线性回归，得到热舒适适应性模型为:Tc=0.36Tw+12.3（Tc为室内舒适温度，Lw为室外平均温度）。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1课题背景及研究目的意义

1．1．1课题来源背景

1．1．2课题研究的目的和意义

1．2国内外农村住宅及热舒适度研究现状

1．2．1国内外农宅围护结构与节能研究现状

1．2．2国内外建筑室内热舒适性研究现状

1．3主要研究对象和范围

1．3．1课题相关概念

1．3．2课题研究范围

1．3．3室内热舒适性评价的标准及条文

1．4围护结构对室内热舒适度和建筑能耗的影响概述

1．4．1围护结构对室内热舒适度的影响

1．4．2围护结构对建筑能耗的影响

1．5研究方法、技术路线、拟解决关键问题

1．5．1研究方法

1．5．2技术路线

1．5．3拟解决的关键问题

2农宅围护结构对热舒适度的影响研究策略

2．1湖北地区农村住宅现状调研梳理策略

2．1．1湖北地区农村住宅气候适应性特点梳理

2．1．2湖北地区农村住宅常见围护结构材料梳理

2．2物理环境测试策略

2．2．1测试对象的选取

2．2．2测试仪器及物理环境测量方案

2．3问卷调研策略

2．3．2农村居住文化习惯

2．3．3室内外环境主观评价

2．4软件模拟分析策略

2．4．1 Designbuilder模拟软件介绍

2．4．2基于SPSS的数理统计分析方法

2．5本章小结

3湖北地区农宅整体围护结构及热舒适度研究

3．1农宅A、B围护结构现状

3．2三洲村农宅A热工环境测试状况

3．2．1农宅A夏季物理环境测试结果分析

3．2．2农宅A冬季热物理环境测试结果分析

3．2．3调研结论

3．3唐涂村农宅B热工环境测试状况

3．3．1农宅B物理环境测试结果分析

3．3．2农宅A、B物理环境测试结果对比分析

3．3．3调研结论

3．4本章小结

4实验性农村住宅改造案例

4．1实验性农宅C改造背景

4．1．1黄冈市紫金庄村微气候特点

4．1．2农宅C围护结构概况

4．2实验农宅C墙体改造前环境测量分析

4．2．1农宅C墙体改造前测量方案

4．2．2农宅C墙体改造前测量结果分析

4．3农宅C围护结构改造分析

4．3．1农宅C热环境存在的问题

4．3．2农宅C围护结构改造思路

4．4本章小结

5实验性农宅围护结构改造后室内热舒适度分析

5．1．1温湿度测量结果分析

5．1．2墙体表面温度测量结果分析

5．1．3照度测量结果分析

5．1．4噪音测量结果分析

5．2墙体改造后冬季测量结果分析

5．2．1温湿度测量结果分析

5．2．2墙体表面温度测量结果分析

5．2．3照度测量结果分析

5．2．4噪音测量结果分析

5．3农宅改造前后对比分析

5．3．1农宅改造前后Designbuilder能耗模拟结果对比分析

5．3．2改造前后夏季热物理环境测量结果对比分析

5．3．3调研结论

5．4湖北地区热舒适适应性模型

5．5本章小结

6结论与展望

6．1本文主要结论

6．2本文主要创新

6．3未来研究展望

参考文献

表索引

图索引

附录

攻读硕士学位期间的学术成果

致谢