上海高层住宅外界面太阳能系统整合设计研究
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摘要
目前,高层住宅对于建设用地紧张、寸土寸金的上海,无疑已成为发展的趋势,尤其是10～15层的高层住宅发展建设迅猛,且已成为主流。我国在低、多层住宅上应用太阳能技术已较为成熟,但在高密度城市的高层住宅中推行太阳能一体化设计有待启动,并迫在眉睫。论文以上海高层住宅为主体,将太阳能作为建筑学与太阳能技术结合的一座“桥梁”,以建筑外界面作为太阳能系统与建筑整合设计研究的最基本的着眼点。
首先,对近两年上海高层住宅室内热环境和能耗现状进行了测试与调查。研究了上海高层住宅室内热舒适性和能耗结构的特点。研究显示,作为非采暖地区的上海,冬夏两季室内热舒适较差,居民多通过消耗电能来换取室内热舒适度。随着居民生活水平的提高,住宅生活耗能的缺口日益增大,给城市环境造成了极大的压力。提出未来高层住宅的发展,不仅需要节能,更需要利用可再生能源进行“开源”。
其次,结合上海的气候特点,对比中国北方地区、欧洲及北美地区太阳能资源,并纵观全球的太阳能产业、市场以及政策等方面的现状与经验,探讨了上海高层住宅推广应用太阳能的可能性。剖析了在上海高层住宅上应用太阳能发展缓慢的原因和存在的问题。
在理论论证方面,论文以发展的眼光对建筑外界面的概念进行了诠释,引入系统思维和生态观,对整合的思想与内涵进行梳理。提出太阳能与建筑系统的整合,应基于保证建筑室内舒适的前提下,遵循整体性的原则,协调太阳能系统与建筑系统的视觉与功能的关系,从而达到建筑节能减排的目的。并进一步提出整合设计的可操作的三个途径:太阳能集成技术策略、建筑整合设计的方法和政策的引导机制。
论文的核心部分是从应用角度对“整合设计的方法与途径”的深入研究。着重研究了在满足规范日照间距的前提下,高层住宅南立面接受太阳能的日照时长和太阳能采集器宜放置的最佳位置。在太阳能系统整合设计中,着重分析了当前我国较为成熟的太阳能热水系统技术方案的运行原理与系统特点,结合实际工程,以整个太阳能应用系统为对象,探讨了实际推行太阳能应用的效果。论文针对目前上海高层住宅的屋顶、墙体、阳台的等外界面现状,剖析开发有限的外界面区域可能途径,提出太阳能采集器与建筑外界面整合的形式、程度与整合的构筑方法。
在上述研究的基础上,本论文旨在立足上海高层住宅,研究太阳能同建筑整合设计中的标准设计方法和各种途径。开发高层住宅的新型外界面,从设计技术的角度解决一体化的应用问题。研究结论不仅对推动我国生态型高层住宅具有积极的意义,同时为建筑师利用太阳能的建筑创作提供了新的源泉。
With the shortage of construction lands in present Shanghai, high-rise apartments have become the trend of development for residential buildings, especially like the 10 to 15-storey buildings which have been increasing rapidly and become the mainstream. The solar energy application technology in low and multi-storey apartment has become more matured in China, but that in high-rise apartment in high-density urban is expected to be started imminently. Therefore, high-rise apartments in Shanghai are taken as the research subject in this paper, and solar energy as the "bridge" for architecture to solar energy technology, and outside surface as the basic point for integrated design of solar energy systems.
First of all, survey and test of rise-high apartments in Shanghai for indoor thermal environment and energy consumption has been carried on in recent two years, the result shows that their indoor thermal environment is poor in winter and summer, and their electricity consumption is mainly for the residents to improve the indoor thermal environment. With the improvement of the living standard, the residential energy computation is increasing, which brings the enormous pressure for the urban environment. rise-high apartments in future are proposed that not only needs to save energy, but also needs to use renewable energy.
then, compare study on solar energy resources in Shanghai and that in Northern Region of China, European as well as North America area, and review on the present status or experience of global solar energy industry, market as well as policy, solar energy applying feasibility and slow development reason for high-rise apartments in Shanghai are discussed deeply.
In the theory, this paper explained the conception of buildings' surface from developing foresight. Based on the systematic thinking and ecology principle, the integrated design is proposed to satisfy the need of indoor comfortable condition, follow principle of total design, and combine solar energy system and architecture design, and then achieve the purpose of energy-saving and environmental protection. The design operational way is discussed conformity from the optimization of solar energy technology and the multilevel design method to the policy leading mechanism.
The core part of the paper is to go deeper into the "the integrated design" in a practicable level. The sunshine duration of southern surface of high-rise apartments is calculated mainly by using "HYSUN" software simulation in Shanghai architectural sunshine distance. The solar system integration design is emphatically analyzed by the operation principle and system characteristic of the current popular solar water heating system, and a real case of high-rise apartment use solar energy is discussed, finally the method, style, and construction detail of the integrated design for combing solar energy and the roof, wall, balconies and sunshade of Shanghai high-rise apartments is studied.
Based on the above analysis, the author put forward the idea of "intergraded design" in shanghai high-rise apartments use solar energy, together with its design way and practice methods in detail, and developed new fa(?)ade of shanghai high-rise apartments from design view. The result of the research has not only active meaning in ecological high-rise apartments but also offers, by all means, endless resources for the architects in their solar building's creation.
首先,对近两年上海高层住宅室内热环境和能耗现状进行了测试与调查。研究了上海高层住宅室内热舒适性和能耗结构的特点。研究显示,作为非采暖地区的上海,冬夏两季室内热舒适较差,居民多通过消耗电能来换取室内热舒适度。随着居民生活水平的提高,住宅生活耗能的缺口日益增大,给城市环境造成了极大的压力。提出未来高层住宅的发展,不仅需要节能,更需要利用可再生能源进行“开源”。
其次,结合上海的气候特点,对比中国北方地区、欧洲及北美地区太阳能资源,并纵观全球的太阳能产业、市场以及政策等方面的现状与经验,探讨了上海高层住宅推广应用太阳能的可能性。剖析了在上海高层住宅上应用太阳能发展缓慢的原因和存在的问题。
在理论论证方面,论文以发展的眼光对建筑外界面的概念进行了诠释,引入系统思维和生态观,对整合的思想与内涵进行梳理。提出太阳能与建筑系统的整合,应基于保证建筑室内舒适的前提下,遵循整体性的原则,协调太阳能系统与建筑系统的视觉与功能的关系,从而达到建筑节能减排的目的。并进一步提出整合设计的可操作的三个途径:太阳能集成技术策略、建筑整合设计的方法和政策的引导机制。
论文的核心部分是从应用角度对“整合设计的方法与途径”的深入研究。着重研究了在满足规范日照间距的前提下,高层住宅南立面接受太阳能的日照时长和太阳能采集器宜放置的最佳位置。在太阳能系统整合设计中,着重分析了当前我国较为成熟的太阳能热水系统技术方案的运行原理与系统特点,结合实际工程,以整个太阳能应用系统为对象,探讨了实际推行太阳能应用的效果。论文针对目前上海高层住宅的屋顶、墙体、阳台的等外界面现状,剖析开发有限的外界面区域可能途径,提出太阳能采集器与建筑外界面整合的形式、程度与整合的构筑方法。
在上述研究的基础上,本论文旨在立足上海高层住宅,研究太阳能同建筑整合设计中的标准设计方法和各种途径。开发高层住宅的新型外界面,从设计技术的角度解决一体化的应用问题。研究结论不仅对推动我国生态型高层住宅具有积极的意义,同时为建筑师利用太阳能的建筑创作提供了新的源泉。
With the shortage of construction lands in present Shanghai, high-rise apartments have become the trend of development for residential buildings, especially like the 10 to 15-storey buildings which have been increasing rapidly and become the mainstream. The solar energy application technology in low and multi-storey apartment has become more matured in China, but that in high-rise apartment in high-density urban is expected to be started imminently. Therefore, high-rise apartments in Shanghai are taken as the research subject in this paper, and solar energy as the "bridge" for architecture to solar energy technology, and outside surface as the basic point for integrated design of solar energy systems.
First of all, survey and test of rise-high apartments in Shanghai for indoor thermal environment and energy consumption has been carried on in recent two years, the result shows that their indoor thermal environment is poor in winter and summer, and their electricity consumption is mainly for the residents to improve the indoor thermal environment. With the improvement of the living standard, the residential energy computation is increasing, which brings the enormous pressure for the urban environment. rise-high apartments in future are proposed that not only needs to save energy, but also needs to use renewable energy.
then, compare study on solar energy resources in Shanghai and that in Northern Region of China, European as well as North America area, and review on the present status or experience of global solar energy industry, market as well as policy, solar energy applying feasibility and slow development reason for high-rise apartments in Shanghai are discussed deeply.
In the theory, this paper explained the conception of buildings' surface from developing foresight. Based on the systematic thinking and ecology principle, the integrated design is proposed to satisfy the need of indoor comfortable condition, follow principle of total design, and combine solar energy system and architecture design, and then achieve the purpose of energy-saving and environmental protection. The design operational way is discussed conformity from the optimization of solar energy technology and the multilevel design method to the policy leading mechanism.
The core part of the paper is to go deeper into the "the integrated design" in a practicable level. The sunshine duration of southern surface of high-rise apartments is calculated mainly by using "HYSUN" software simulation in Shanghai architectural sunshine distance. The solar system integration design is emphatically analyzed by the operation principle and system characteristic of the current popular solar water heating system, and a real case of high-rise apartment use solar energy is discussed, finally the method, style, and construction detail of the integrated design for combing solar energy and the roof, wall, balconies and sunshade of Shanghai high-rise apartments is studied.
Based on the above analysis, the author put forward the idea of "intergraded design" in shanghai high-rise apartments use solar energy, together with its design way and practice methods in detail, and developed new fa(?)ade of shanghai high-rise apartments from design view. The result of the research has not only active meaning in ecological high-rise apartments but also offers, by all means, endless resources for the architects in their solar building's creation.
引文
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