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[硕士论文] 冯捷
建筑学;建筑技术科学 东南大学 2017(学位年度)
摘要:在化石能源短缺、CO2减排巨大压力和多国财政补贴政策的刺激下,光伏发电成为全球发展最快的可再生能源技术。其在建筑上的应用已经从最初的偏僻无网地区住宅发展到了城镇、乡村大规模的商业、住宅、办公等各种类型的建筑
  本文调研了光伏建筑国内外研究及应用动态,具体包括现有光伏建筑一体化研究动态,光伏组件产品现状,不同气候环境条件对光伏组件耐久性的影响,坡屋顶光伏建筑一体化光伏组件及其安装方式现状,总结出现有光伏坡屋面存在的主要问题有:组件未针对特定气候环境设计,其后期运行的性能无法得到保证;在光伏组件的尺寸方面,现有坡屋面光伏一体化组件标准化程度低;在坡屋顶光伏建筑一体化系统中,对光伏组件后期与安装载体的衔接考虑较少,光伏构造系统的工业化程度低,安装、维修和拆卸困难。紧接着确定了本文的研究目标为针对以上三大问题提出一种适合于湿热多雨地区的住宅坡屋顶光伏建筑一体化系统,包括光伏组件的材料选择,尺寸确定以及整体系统的构造设计。
  第一章为绪论,介绍了光伏建筑一体化的现状,指出了现有阶段存在的三大问题。第二章通过研究现有晶体硅光伏组件的构成和商业化产品中各组成部分的材料选择,得出在不同气候环境中对光伏组件性能影Ⅱ向较大的构成材料为背板,由此将背板材料作为文献调研的研究对象。分析了现有背板材料的类型和背板及组件在湿热环境下的基本性能要求,并通过文献调研研究了各背板类型恒定湿热处理时的性能差异。最终得出PET聚酯为最适宜在湿热环境中使用的背板材料。第三章调研了光伏组件现有尺寸,发现市场上晶硅光伏组件的单边尺寸从500mm到2000mm不等;研究了其尺寸构成以及各个构成尺寸的确定依据。接着本章从功能要求,运行要求和约束条件三个方面研究了光伏组件代替瓦片集成到坡屋顶之后需要满足的所有设计要求,重点研究了这些设计要求是否跟光伏组件尺寸相关以及如何相关。最终的出的限制条件为:组件尺寸要尽量大(功能要求,约束条件);尺寸宜为100mm倍数(运行要求);尺寸最大不超过1600mm(运行要求)。考虑以上设计要求的限制,结合光伏组件本身的尺寸构成原则,得出了光伏组件优先推荐尺寸1500mm×1500mm。考虑到实际铺设过程中的需要,选择500mm×500mm以及1000mm×1000mm两组尺寸作为1500mm×1500mm的补足尺寸。第四章通过调研得出现有光伏组件上下搭接式安装方法存在的最大的弊端为欲拆卸特定一块瓦片,需拆卸其以上一整列的瓦片。针对解决这一特定问题,共设计了三种构造方案,分别为旋转折叠式坡屋面光伏建筑一体化安装构造,上穿下抵式坡屋面光伏建筑一体化安装构造以及双层贯穿式坡屋面光伏建筑一体化安装构造。针对每种方案分别给出了具体构件说明,施工工序以及整体优势。随后在三种方案中选出了作者认为实际性较强的双层贯穿式的方案进行了组件本身优化,屋脊、天沟、檐口处构造设计以及案例建筑应用分析。第五章总结了研究成果与以及现有研究的不足,对后续工作的进行方向提出了建议。
[博士论文] 饶永
建筑学;建筑技术科学 东南大学 2017(学位年度)
摘要:徽州地区是国家物质文化遗产保护示范区之一,徽州传统民居传统营建工艺是徽州物质文化遗产的重要内容。有效改善和提升传统民居室内物理环境,以保持古建聚落的整体风貌、延续传承传统空间形态的原真性为前提,以使传统民居在居住功能上延续优化或功能置换、满足能效合理的室内热舒适与使用要求为目的,在当代生态环境恶化的背景下,对以低成本的经济性以及适宜的改善技术措施进行研究,在当代具有重要的现实意义和社会、经济和环境效益。
  论文针对传统民居现状,通过主观问卷调查,利用因子分析法,着重分析评价基于多因子解析的传统古建聚落及民居的复合物理环境,在传统民居室内物理环境的15个影响因素中,分析得到5个主要的公共影响因子,从而得出有意义的结果,作为传统民居室内物理环境改善的反馈信息,并为民居室内物理环境改善提升技术的研究及改造具体措施提供依据。
  通过对徽州传统民居夏、冬季物理环境涉及的室内外温度、相对湿度、围护结构内外表面辐射温度、室内热舒适度、室内外风环境、室内采光环境、噪声环境等物理参量的现场实测,分析徽州传统民居的物理环境实态,归纳和总结传统民居客观物理环境存在的问题。结合当地居民的适应性行为,初步建立适于徽州地区的热舒适气候适应模型。
  针对传统民居主体围护结构保温隔热性能的不足,为改善和提升徽州地区民居的室内物理环境,改善围护结构的保温隔热,提高其热阻,对民居外围护结构所使用的主体材料进行研究。以当地传统土坯材料为主要成份,利用工业废料部分取代土坯材料,添加胶凝材料、轻质纤维等材料,从工艺路线、改性添加剂等改性技术方面,探讨各种材料的最佳掺入量和配比,提升土坯材料物理力学性能和热工性能。
  在保持徽州传统民居传统风格、延续传统风貌的前提下,结合传统民居主体围护结构包括墙体及屋面的传统工艺技术做法,利用本课题研制的改性土坯材料,探讨墙体和屋面更新、改造技术,并对墙体、屋面更新、改造后的保温隔热性能进行分析、归纳。为便于施工,研究了改性土坯材料填充施工工艺,并进行了实验研究,检测利用改性土坯材料填充后的改善效果。
  借助计算机仿真与模拟技术手段,利用通风和采光分析软件,改良传统民居外窗,探讨民居外窗的开设尺寸及位置,分析、优化传统民居的室内通风和采光环境。
  最后,对采用前述的技术措施后,传统民居室内热舒适的改善和提升效果进行比较和分析。
[硕士论文] 徐成
建筑学;建筑技术科学 东南大学 2017(学位年度)
摘要:支撑在内在的技术逻辑引导下,不仅仅是建筑的骨架基础,完全可以作为空间形式的引导者,进而成为建筑语言的组织者。支撑结构与空间形式的关联,需要通过支撑的实体构成去传递结构技术逻辑中包括力、几何或材料等要素的理性。而在怎样的思维角度下表达富有技术逻辑的支撑结构,是决定空间形式的关键。论文首先对支撑形态的发展进行梳理,在由技术逻辑触发的支撑本构与异构的相关案例中,归纳出支撑形态在感觉、知性与理性层面上与空间界面的关联;随后论文以结构技术逻辑为导线,分别从支撑的形态演绎与有机建构的角度出发,对支撑形态演绎的主要内容、方法手段以及评价标准进行了详细讨论,对有机建构则从力的秩序切入,讨论了支撑有机构成的含义、建立准则以及演进路径。
[博士论文] 关杨
建筑技术科学 重庆大学 2017(学位年度)
摘要:人眼第三类光接收细胞(视网膜神经节细胞,ipRGC)的发现意味着光不仅影响人的视觉功效还与人的身心健康密切相关。我国学生近视率常年居高不下,研究证实改善后的教室光环境能有效预防近视,教室光环境的质量对保护学生视力、提高学习效率、维持健康的昼夜节律具有重要意义。本论文依托国家自然科学基金《教室光环境光生物安全性研究》(批准号51178483)以教室健康照明为研究对象,针对昼间的教室采光规律及合理的照明方案展开研究。提出“时间分段、空间分区”的昼间光参数测量与实验原则;通过主、客观实验测试探讨天然光与优势色温人工光源的最佳组合模式;建立能适用于采光时、空多变且提升学习效率、改善情绪的昼间“时间-健康-光参数”模型。本文以具有广泛应用前景的白光LED为对象,研究结果能够为教室的健康光环境优化提供科学理论依据,对改善学生的视觉舒适性、维持健康节律、提升学习效率、促进照明的高效节能具有很强的理论意义和应用前景。
  第一部分分析重庆地区典型教室的基础采光特性;第二部分在引入自然采光的条件下研究调光偏好,以了解人们对光照的主观喜好;第三部分以典型的调光照度为自变量研究人体的学习表现及生理节律等客观指标。最后通过方差分析、相关分析、回归分析等数理统计方法,得出昼间照明的“时间-健康-光参数”模型,为教室照明优化提供参考与建议。
  天然采光提供了昼间室内光环境的基础条件,只有充分分析天然采光的分布特点才能制订合理的人工照明补偿方案。在第一部分的采光分析中通过计算机模拟与实地测量相结合的方式,分析了重庆地区的气候特点及典型南、北向教室的全年采光特性。结果表明重庆地区阴天比例非常高,尤其在冬季室内采光严重不足,亟需人工光照补偿。结合采光时序分析法与我国学校的作息特点,将全年划分为72个典型时段,并通过ASRC-CIE天空模型及气象数据对南北向典型教室的采光平均值及空间达标率进行统计,结果表明北向教室采光状况较差,几乎各时段均需要对远窗区域进行人工光补偿,而南向教室则主要需在冬季全天和其他季节的9:00以前,16:00之后对远窗区域进行人工光照补偿。
  第二部分的自主调光研究表明人们在不同时段及不同空间区位对光照的喜好并不相同,由此提出昼间照明应进行“时间分段”、“空间分区”的设计原则。人们在近窗区位的调光照度早晚高,中午低,与天然采光早晚低、中午高的变化趋势正好相反;远窗区位的调光照度在全天呈下降趋势。两个空间区位的调光平均值均较低,在200-400lx间波动。人们在不同区位的调光色温变化不大,基本与天光色温一致,全天在5000K左右波动。此外,在靠近窗户区位,全天各时段均有人选择不开灯,特别在中午时段,天光照度较高时,不开灯比例也相对较高,其中14:30时刻有超过80%的被试选择不开灯。由此表明近窗区位具有较大的节能潜力。
  第三部分设定远窗区位(B区)4项光照方案、近窗区位(A区)2项光照方案进行一系列客观测试,测试内容包括问卷调查、学习表现及生理节律等三个部分。其中问卷调查包括正负情绪、光质量评分、舒适度评分及满意度调查等4个分项。学习表现测试了知觉、记忆及思维三个层面的能力,具体包括大、小字母校对;数字、词语记忆及数字计算5个分项。生理节律测试了警觉度(KSS困意量表)、体温、心律、血压等指标。通过横比标准化的方法解决了不同测试指标的数量级差异问题,分别对效率-警觉度和情绪进行回归分析,得到6个时刻的最佳照度,再整合其与时间的关系形成“时间-健康-光参数”的动态照明模型,其中基于效率-警觉度的模型适用于上课、考试等场所照明,基于情绪的模型适用于音乐课、艺术欣赏等注重情绪放松的场所,而其他兼具情绪改善和效率提升的空间可通过Dephi法、层次分析法等手段确定合适的比例灵活运用两类模型。
  本文结合重庆地区的气候特点,针对阴天采光不足探讨了合理的人工照明补偿方案。通过时间分段及空间分区的原则指导,较好的解决了昼间研究中自然采光的时、空分布多变性问题。在实地调研、全年采光分析及主、客观人体指标测试的基础上深化了昼间动态照明的综合性研究。最终通过数理分析得出基于效率-警觉度和情绪的“时间-健康-光参数”模型,为教室昼间的健康照明提供了理论基础。同时可为其他类型建筑的昼间照明提供方法参考。
  论文的创新之处在于:
  ①将国际上较前沿的采光时序分析法与我国的学校行课时间相结合,将全年采光划分为72个典型时段进行分析。通过典型气象年数据及ASRC-CIE天空模型计算典型时段的室内采光平均照度。并通过目标分析法(Goal-orientated)判断典型时段的采光空间达标率;
  ②在昼间光环境研究中提出“时间分段”与“空间分区”的基本原则。解决昼间实验的时、空多变性问题。确保了昼间研究的合理性与可靠性;
  ③分别基于效率和情绪评价建立了“时间—健康—光参数”模型,在实际中可根据使用需要,采用层次分析法、Dephi法确定合理的权重,灵活运用本文建立的基础模型。
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