建筑气候分区模型,分析气候变化下的建筑节能策略

【摘要】：建筑能耗与气候息息相关,气候是建筑形成与演变的主要因素,不同的气候条件其建筑形态也各有不同。建筑气候分区可以明确区分其共性特征和差异,使建筑总体上做到合理利用气候资源,防止气候对建筑的不利影响,有利于建筑做到因地制宜。近百年来,人类活动的日益加剧对气候的影响越来越明显,全球变暖是目前气候变化的整体趋势,但不同地区不同季节的变化尺度不同,如何根据气候变化的规律,建立气候变化下的建筑气候分区模型,分析气候变化下的建筑节能策略,从而有助于建筑节能控制,是本论文的重要研究内容。论文主要进行了以下四个方面的工作:(1)近年来,随着温室效应的加剧,气候变化日益明显,而气候变化又有着千变万化的趋势,不同地区不同季节的变化趋势不尽相同,研究气候变化下的建筑气候分区,首先有必要分析我国的气候变化趋势和变化特点。通过分析我国历史阶段和未来不同情景模式下的气候变化趋势和变化特点,包括全国整体的平均变化以及不同地区不同季节的变化,从而建立我国的气候变化下的建筑气候分区模型,分析气候变化下建筑气候分区的变化趋势。(2)目前常用于建筑气候分区的分区方法主要有两大类,一类是分级区划,一类是聚类分区。两者在建筑气候分区方面均有其优缺点,研究气候变化的建筑气候分区,选择适合气候变化下的建筑气候分区方法尤为重要。

通过对比分级区划以及不同聚类分区方法在建筑气候分区方面的表现,验证其在建筑气候分区方面的准确性,为我国气候变化下的建筑气候分区研究选择适应的分区方法。(3)我国目前关于建筑气候分区的研究中均缺乏对分区数量的定性研究,而分区数量的定义是建筑气候分区的基础。聚类分区中通过内部评价指标可以计算处最优的分区数量,不同的聚类有效性评价指标在不同的分区中有着不同的表现效果。通过对比四种常用的聚类有效性评价指标,为我国建筑气候分区选择合适的分区数量。(4)气候变化必然会引起部分城市建筑气候区属的变化,不同的建筑气候区属有不同的建筑节能设计标准,分析气候变化下建筑气候区属的变化对典型城市产生的影响,并制定应对区属变化的建筑节能设计策略,对我国的建筑节能有着重要意义。选取由寒冷地区转换为夏热冬冷地区的西安市,以办公建筑为例,分析随着气候变化建筑气候区属变化对建筑制冷能耗、采暖能耗以及总能耗变化趋势的影响。论文通过数学统计与文献调研方法结合合理的选择了分区指标,完成了我国1340个台站为代表样点的建筑气候分区,并与原有的建筑热工设计分区进行了对比,避免了分区中主观因素的影响,使得分区更加合理和科学,论证了数据挖掘技术在建筑气候分区中的可靠性。分析了西安市办公建筑案例,探讨西安地区气候变化条件下的建筑节能设计措施。