基于低能耗目標的嚴寒地區(qū)體育館建筑設(shè)計研究.pdf

1、中國嚴寒地區(qū)漫長而寒冷的冬季氣候，使得建筑能耗比其他地區(qū)高出很多，根據(jù)相關(guān)調(diào)查可知該地區(qū)建筑能耗占據(jù)全部能耗的一半以上。體育館建筑能耗更是由于其巨大的建筑體量與嚴格的室內(nèi)環(huán)境要求，而成為建筑能耗大戶。在可持續(xù)綠色建筑設(shè)計愈發(fā)受到關(guān)注的當今世界，為減少體育館建筑對自然環(huán)境與能源造成的負面影響，基于低能耗的體育館建筑設(shè)計是一種切實可行的設(shè)計方法，在體育館設(shè)計時，應(yīng)使各建筑設(shè)計要素最大限度地與當?shù)貧夂驐l件相適應(yīng)。在優(yōu)化體育館建筑室內(nèi)環(huán)境品質(zhì)的

2、同時，關(guān)注自然環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展設(shè)計，以返璞歸真的設(shè)計思路推動體育館建筑設(shè)計的發(fā)展，并達到建筑節(jié)能的目的。
　　本文通過理論分析、計算機模擬和建筑實測等方法，對基于低能耗的嚴寒地區(qū)體育館建筑設(shè)計進行研究，試圖建立并完善體育館建筑低能耗設(shè)計研究的理論框架，進一步深化我國在體育建筑設(shè)計領(lǐng)域和綠色節(jié)能方面的理論研究，為嚴寒地區(qū)體育館建筑設(shè)計提供理論依據(jù)。通過本文對嚴寒地區(qū)體育館建筑設(shè)計的研究，可以對我國嚴寒地區(qū)體育館建筑的設(shè)計、建設(shè)及管理

3、、使用進行具體的指導(dǎo)，提高體育館建筑的使用效率，減少能源消耗，增強綜合效應(yīng)。更好地滿足使用者的要求，延長使用壽命。有助于拓寬我國體育館建筑創(chuàng)作的思路，并使原有嚴寒地區(qū)建筑設(shè)計思想、原則、方法得到發(fā)展。
　　首先，針對本論文需要進行論述的內(nèi)容進行概念及理論解析。第一，嚴寒地區(qū)體育館低能耗設(shè)計的系統(tǒng)構(gòu)成，主要為熱環(huán)境下的適溫設(shè)計、光環(huán)境下的適光設(shè)計、風環(huán)境下的適風設(shè)計與多環(huán)境下的耦合設(shè)計。第二，分析了體育館特征對建筑低能耗設(shè)計的影響，

4、主要有三個方面：比賽空間的尺度巨大，室內(nèi)環(huán)境的需求嚴格以及使用模式的功能多樣。第三研究了體育館低能耗的建筑設(shè)計變量。依據(jù)氣候條件、周邊環(huán)境及體育館自身功能、室內(nèi)環(huán)境需求對體育館建筑設(shè)計變量產(chǎn)生影響的范圍與效果，將體育館低能耗的建筑設(shè)計變量劃分為三個層面，即：宏觀層面，中觀層面，微觀層面。最后研究了嚴寒地區(qū)體育館建筑低能耗設(shè)計特性的四個方面：經(jīng)濟節(jié)能的合理性是其最直接且最首要的特性；健康適宜的科學性是其直接且次要的特性；功能組織的高效性與

5、地域創(chuàng)作的真實性是間接特性。
　　第二，研究了嚴寒地區(qū)體育館熱環(huán)境下的低能耗適溫設(shè)計。通過對熱環(huán)境適溫設(shè)計研究基礎(chǔ)的分析，即體育館室內(nèi)熱環(huán)境要求、體育館熱環(huán)境的冷熱負荷影響因素及體育館熱環(huán)境的建筑設(shè)計變量研究，挑選出了體育館建筑低能耗適溫設(shè)計的主要建筑設(shè)計變量。利用線性回歸方法得出以體育館最小建筑尺寸為因變量，觀眾人數(shù)為自變量的計算公式，用以在建筑設(shè)計初期便于建筑師快速進行體育館建筑尺寸確定。通過計算機模擬及理論分析等方法，來進行

6、各個建筑設(shè)計變量的可行域求解，并進一步建立包含5個影響因素，哈爾濱、漠河及西寧全部體育館建筑級別的熱能耗簡化計算。最后根據(jù)以上的模擬計算及相關(guān)理論分析，得出嚴寒地區(qū)體育館低能耗適溫設(shè)計設(shè)計。
　　第三，研究了嚴寒地區(qū)體育館光環(huán)境下的低能耗適光設(shè)計。通過對光環(huán)境適光設(shè)計研究基礎(chǔ)的分析，即體育館室內(nèi)光環(huán)境要求、體育館光環(huán)境的照度與照度均勻度計算及體育館光環(huán)境的建筑設(shè)計變量研究，挑選出了體育館建筑低能耗適光設(shè)計的主要建筑設(shè)計變量。通過計

7、算機模擬及理論分析等方法，進行各個建筑設(shè)計變量的可行域求解，并進一步建立包含4個影響因素，哈爾濱、漠河及西寧全部體育館建筑級別的采光窗面積快速計算公式。最后根據(jù)以上的模擬計算及相關(guān)理論分析，得出嚴寒地區(qū)體育館低能耗適光設(shè)計設(shè)計。
　　第四，研究了嚴寒地區(qū)體育館風環(huán)境下的低能耗適風設(shè)計。通過對風環(huán)境適風設(shè)計研究基礎(chǔ)的分析，即體育館室內(nèi)風環(huán)境要求、體育館風環(huán)境的自然通風計算和體育館風環(huán)境的建筑設(shè)計變量研究，挑選出了體育館建筑低能耗適風

8、設(shè)計的主要建筑設(shè)計變量為：通風窗面積及通風窗位置。再利用模擬計算與理論分析得出了嚴寒地區(qū)體育館低能耗適風設(shè)計下，各個建筑設(shè)計變量的可行域及低能耗適風設(shè)計設(shè)計。
　　第五，研究了嚴寒地區(qū)體育館多環(huán)境下的低能耗耦合設(shè)計。通過對多環(huán)境耦合設(shè)計研究基礎(chǔ)的分析，嚴寒地區(qū)體育館耦合建筑設(shè)計變量的分析，篩選出了耦合建筑設(shè)計變量。通過計算機模擬及理論分析等方法，計算出嚴寒地區(qū)三座城市哈爾濱、西寧與漠河，體育館全年窗系統(tǒng)下的人工照明能耗、熱能耗及二