直接受益式太阳房设计

目录TOC\o"1-4"\h\u250221绪论 138541.1研究背景 1325341.2被动式太阳房概述 1186941.3国内外被动式太阳能研究概况 1223491.3.1国外被动式太阳房研究概况 2311421.3.2国内被动式太阳房研究概况 3140131.4本文研究方法、内容及意义 5122901.4.1研究方法 571141.4.1.1文献整理 5220471.4.1.2计算机模拟 5247761.4.2内容及意义 5152982合肥市直接受益式太阳房总体设计 65512.1地理位置 642072.2气候类型 6191692.3直接受益式太阳房工作原理 737342.4直接受益式式太阳房的设计要点 8167712.4.1空间布局设计 8268892.4.2日照间距 8169632.4.3直接受益窗设计 9217972.4.4蓄热体设计 11222712.4.4.1蓄热体的布置 1180302.4.4.2蓄热材料的选择 1292552.4.5保温设计 13258682.4.5.1保温结构设计 13147982.4.5.2保温墙体材料选用 1396363合肥市直接受益式太阳房热工设计参数优化 15211193.1传热系数优化原则 15119763.1.1简化模型的建立 1555163.2传热系数优化的原则 15168543.2.1外墙传热系数优化 16248073.2.2地面传热系数优化 1717504评价分析 1732465参考文献 1816380附录一被动式太阳房模型建筑图 193545附录二PDA参数模拟 20合肥市直接受益式太阳房模型设计及性能优化摘要：太阳能是取之不尽的可再生能源，推广使用被动式太阳房，在保护自然生态环境及节约常规能源等方面，具有独特的优越性，本文重要讨论了直接受益式太阳房的设计，优化，以及运用PDA软件进行仿真模拟分析，进行了热工参数设计优化。旨在推广直接受益式太阳房的发展。除此之外，还增长了我们结识了解PDA的能力。关键字：被动式太阳房；直接受益式；PDA；仿真模拟；热工参数优化1绪论1.1研究背景受经济发展和人口增长的影响，能源消费总量不断增长。国际能源署IEA(InternationalEnergyAgency)发布的《世界能源展望2023》（WorldEnergyOutlook2023）报告，初次将涉及煤炭、传统油气、核能、可再生能源在内的能源预测和分析扩展到了2040年。IEA在本次报告中指出：2023到2040年间，世界人口和经济仍然继续增长，全球能源需求增长37%，全球对煤炭和石油的需求将达成峰值；全球天然气的需求将增长50%以上，是化石燃料中增长最快的[1]。然而，该报告也指出了全球能源面临的巨大挑战，涉及：石油市场虽呈现供应富余的景象，然而由于地缘冲突、非传统油气开发速度放缓和不可复制性，使得国际原油市场将在未来面临“供不应求”危险状况，报告中称石油领域短期内供应充足的现象不应当掩盖这样危机，那就是：产能增长的实现依赖于相对数量很少的生产者；能源产地的连续动乱、缺少合理的能源政策等；核能也面临着诸多的问题，如剧烈的市场竞争中存在监管风险，以及公众的接受仍然是一个全球性的重要问题；传统的化石燃料型能源储量有限且污染环境，增长二氧化碳排量，导致温室效应等……不断增长的需求与资源、环境的矛盾，直接威胁着人类的可连续发展。1.2被动式太阳房概述被动式太阳能房是指在不借用任何机械动力，不需要专门的蓄热器、热互换器、水泵（或风机）等设备，而是完全用自然的方式（辐射、传导、自然对流）运用太阳能为室内采暖的房间。被动式太阳能房的设计，可以通过合理的选择建筑朝向和合理的布置建筑周边的环境，结合内部和外部巧妙的解决，选择恰当的建筑材料和结构、构造，以实现冬季可以蓄热并能使用太阳能的目的，进一步可以满足一定的建筑采暖需求[2]。1.3国内外被动式太阳能研究概况1.3.1国外被动式太阳房研究概况192023在德国中部一个叫Darmstadt-Kranichstein的地方建立了第一座被动式太阳房。在欧洲，一些国家普遍认为被动式太阳能采暖技术将会成为本世纪建筑设计的趋向。德国是世界太阳能运用大国，《可再生能源法》（EEG）是推动德国太阳能市场发展的重要动力。在德国建立了乌尔姆太阳能示范社区，特点是依靠建筑自身节能及建筑墙体保温，保证采暖。这些建筑自身依靠建筑朝向和周边环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙解决以及建筑材料和结构的恰当选择，使其在冬季能集取、蓄存太阳热能的一种建筑。它不仅能满足建筑物在冬季的采暖规定，并且也能在夏季遮蔽太阳辐射，散溢室内热量，使之达成降温的目的，在该社区采暖年消耗量小于15kWh/(m2.a)。美国是世界上能源消耗量最大的国家，国会先后通过了“太阳能供暖降温房屋的建筑条例”等鼓励新能源运用的法律文献。同时在太阳能研究运用方面投入大量人力、物力和财力，并且对购买太阳能系统的顾客实行减税的优惠政策，因而在美国，太阳能建筑发展极为迅速，并且形成了具有自身特色的、较为完整的太阳能产业化体系。早在上世纪40年代，美国麻省理工学院就对初期积极式太阳房进行了研究，它重要是运用太阳能集热器作为热源，并建成了w号实验太阳房[3]。进入70年代后，又有许多积极式太阳能建筑建成，如华盛顿近郊的托马森太阳房等。这说明太阳能的供热与空调系统在技术上是完全可行的，但是投资相对较大，其推广普及限度远不及被动式太阳房。而在80年代初，位于新墨西哥州的洛斯阿拉斯实验室编写了被动式太阳房设计手册，同时还出版了很多实用的有关太阳能房的建筑图集，它重要介绍一些成功的应用设计实例，以及对太阳能建筑原理与结构的说明。这些应用性书籍的发型和一些示范房屋的建立促进了美国公众对太阳房的接受。到现在为止，较为著名的示范建筑重要有：新泽西州普林斯顿的凯尔布住宅，新墨西哥州圣塔菲的圣塔菲太阳房，加利福尼亚州阿塔斯卡德洛的阿塔斯卡德洛住宅等。在这些建筑中，运用壁炉或者电热器作为辅助供能系统，但是太阳能的供暖率在75%以上，有些甚至已达100%，如阿塔斯卡德洛住宅[4]。在亚洲地区，日本的对于太阳房的应用研究水平位于世界前列，特别是对积极式太阳房的应用研究。在20世纪80年代，制定了“阳光计划”，并建造了许多典型太阳能采暖空调实验建筑，如矢崎实验太阳房。目前太阳能建筑在日本得到了较为快速的发展应用。在欧洲，如法国、德国等发达国家也具有非常先进的太阳能建筑应用技术。法国的菲利克斯·特朗勃发明了集热蓄热墙采暖方式，而奥代洛太阳房是第一个将采暖理论转化为实际应用的太阳能建筑，同时最早的直接受益式太阳房是位于英国利物浦附近的圣乔治郡中学[5]。近几年来，在发达国家产生了一种完全由太阳能光电作用来攻建筑物所需要的所有能量，也即所谓的“零能房屋”，这样就能保证做到真正的清洁、无污染，同时它也代表了21世纪绿色太阳能节能建筑的发展趋势。从长远发展应用角度看，“零能房屋”将具有十分良好的发展前景。1.3.2国内被动式太阳房研究概况在国外被动式建筑发展的大趋势下，我国在该方面也有了一定的发展。1985年，任职于清华大学建筑学院的高亦兰专家引入意大利建筑师PaoloSoleri的“Arcology”理论，并将其译为“建筑生态学”，即后来的“生态建筑学”。1988年，吴良镛院士在广义建筑学中提出了以城市规划、建筑与园林为核心，综合地理、生态及其他学科想结合的"人居环境科学”，将环境的适宜因素结合到建筑和规划设计中。20世纪80年代，天津大学冯佑谋专家幵展了对多层建筑中进行被动式太阳能设计的研究。并在《建筑学报》中发表《多层建筑被动式太阳房设计探讨》一文，从平面设计的角度探讨寒冷地区多层住宅的被动式设计。近年来，国内各大高校逐渐进一步被动式设计及相关技术的研究，如清华大学栗德祥专家和其博士研究生夏伟共同完毕的《基于被动式设计策略的气候分区研究》；华中科技大学范悅专家进行的《寒冷地区被动式多层住宅设计策略研究》等不计其数。我国的绿色建筑评价体系建设相对其他国家起步较晚，各类法规、标准形成也相对不完善，但国家不断加快节能建筑、特别是被动式建筑的建设步伐。1986年，我国建设部初次颁布了建筑节能类的设计标准——《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分)》[8]JGJ26-86，该标准将通用设计的居住建筑供暖能耗减少30%；1991年，李元哲等根据J.D.Balcomb提出的SLR(SularLoadRatio)理论，结合我国的气象条件和建筑材料特点、居民习惯和生活水平，给出了适合于国内的，多种集热部件的效率曲线(SLR曲线)和及太阳房的平均室温预测计算方法。编写了《被动式太阳能热工设计手册》一书，至今仍是我国最为系统和科学的被动式太阳房设计的依据资料[7]。1995年，建筑部对《民用建筑节能设计标准》进行了修订，并于1996年正式实行修订版的新标准，即《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分)》JGJ26-95,该标准将节能率提高到50%。2023年10月1日，《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》[8]正式实行。以上两个标准规定居住建筑通过合理的节能设计、增强建筑围护结构隔热保温性能以及提高空调和供暖设备的能效比，在保证室内热环境的前提下，将建筑总能耗减少50%。2023年，修订了《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ26-2023和《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ134-2023。我国于1998年颁布了《中华人民共和国节约能源法》，并在2023年重新修订后，于2023年4月1日幵始实行；2023年1月1曰，我国开始实行《中华人民共和国可再生能源法》;2023年7月，我国国务院颁布了《民用建筑节能条例》同年8月，国务院又颁布了《公共机构节能条例》，以上两项条例于同年10月1日正式实行。2023年9月，国家建设部的科技委员会参考LEH)绿色建筑评价体系2.0版，拟订并公布了《中国生态住宅技术评价手册》，以此作为我国生态住宅技术的一项重要标准。2023年8月，清华大学、中国建筑科学研究院等九家科研单位参考日本的CASBffi绿色建筑评价体系，联合推出了《绿色奥运建筑评估体系》。2023年6月1日，我国正式颁布了《绿色建筑评价标准》（简称《绿标》)，以此作为绿色建筑的鉴定标准，以“星级绿色建筑评价标记”作为我国绿色建筑认定的重要标志。该标准从节地与室外环境、节能与资源运用、节水与水资源运用、节材与材料资源运用、室外环境质量和运营管理六大方面去评价建筑的“绿色化”限度。每个方面的指标由控制项、一般项和优选项组成，参与评价的绿色建筑在满足控制项的基础上，按照满足一般项和优选项的数量，划分为一星级、二星级和三星级三个等级。在评价对象方面，该标准分为住宅建筑和公共建筑两部分，按照评价的六大方面，分别有相应的控制项、一般项和优选项的条目与之相应。按照国家的规划方案和目的，现在我国的绿色建筑评价采用自愿+鼓励原则，即由业主单位、开发商遵照自己意愿决定是否将所持物业申报绿色建筑星级评价，国家则对符合条件的绿色建筑予以一定的技术补贴。1.4本文研究方法、内容及意义1.4.1研究方法1.4.1.1文献整理本文通过大量文献资料的查找、阅读、整理、分类以及归纳，在总结当前建筑节能被动式技术的重要方法及前沿技术，在合用本地环境的基础上归纳被动式节能的重要方式，对其技术的实用性加以论证、改善和推广。1.4.1.2计算机模拟计算机能耗模拟技术重要是通过绿色建筑分析应用软件PDA进行不同地区的计算模拟，及不同材料的选用从而得到最佳的被动式太阳房设计。1.4.2内容及意义本文旨在设计直接受益式被动式太阳房，从建筑设计的角度，统筹考虑建筑设计与被动式措施，以技术简朴、造价低廉的方式减少建筑的建筑能耗，同时改善建筑使用时的舒适性，合理组织和解决各建筑元素，使建筑物具有较强的气候适应性和气候调节能力。本文通过对合肥市的自然环境进行分析，在总结当前建筑界对被动式的绿色建筑节能技术手段的基础上，结合相关的调研数据，并运用绿色建筑分析应用软件PDA进行计算机模拟，分析、总结出一种适合于本地环境的绿色住宅建筑节能设计手段，为居住建筑节能的可连续发展奉献绵薄之力。2合肥市直接受益式太阳房总体设计2.1地理位置该建筑位于安徽省合肥市，地处江淮之间、环抱巢湖。2.2气候类型合肥地处中维地带，属于亚热带季风性湿润气候，季风明显，四季分明，气候温和，雨量适中。年平均气温15.7℃，年均降水量约1000毫米，年日照时间约2023小时，年均无霜期228天，平均相对湿度为77%。由图1可以看出该地属于夏热冬冷地区，一月份平均气温0～10℃，七月份平均温度25～30℃。夏季炎热，多雨，冬季寒冷，注意防冻。图一中国建筑气候区划图该地区建筑物必须满足（1）夏季防热、遮阳、通风降温，冬季兼顾防寒。（2）建筑物要防雨、防潮、防雷电。2.3直接受益式太阳房工作原理建筑物运用太阳能采暖最普通、最简朴的方法，就是让太阳光通过透光材料直接进入室内的采暖形式，是被动式太阳育睬暖中和普通房差别最小的一种太阳房[1]。冬天阳光通过较大面积的南向玻璃窗，直接照射到室内的地面、墙壁和家具上面，使其吸取大部分热量，因而温度升高，少部分阳光被反射到室内的其它面(涉及窗)，再次进行阳光的吸取、反射作用(或通过窗户透出室外)。被围护结构内表面吸取的太阳能，一部分以辐射和对流的方式在室内空间传递，一部分导入蓄热体内，然后逐渐释放出热量，使房间在晚上和阴天也能保持一定的温度。为了使太阳能采暖房在冬季有较高的室内平均温度和较小的室内空气温度波动，采用这种方法时，房屋南面应安装较大面积的玻璃窗，同时规定窗扇的密封性能较好并配有保温窗帘。此外，规定外围护结构具有较大的热阻，室内要有足够蓄热性能好的重质材料，以便集热较多，热损失较少并有较好的蓄热性能。目前，人可所用的最普遍的蓄热材料是重质材料，涉及砖石、混凝土和土坯。这些材料既可单独使用，又可结合使用。一般来说，围护结构的室内侧至少要有1龙或劝采用较厚的砖石等重质材料建造，以保证内表面具有足够的外露重质材料，用以充足地吸取和贮存热量。白天，国耐才料吸取热量，到夜间，当室外温度和房间温度开始下降时，重质材料中所蓄存的热量就会释放出来，维持室内的温度，其工作原理见图2。在炎热的夏季，假如夜晚比较凉爽，则重质材料也可以在白天保持凉爽。这一方面是由于它具有热惰性，由于厚实的墙在白天可以阻滞热量传到室内;另一方面是由于夜间室外空气流进室内，使重质材料冷却。这样在白天它就能延缓室内温度的上升。图2直接受益式太阳房优点是构造简朴，施工、管理及维修方便，成本低；可以灵活的控制开窗形式，综合运用自然采光和采暖，合用于重要在白天使用的房间。缺陷是：室内温度波动大、光照过强，也许会引起眩晕和室内物件褪色；蓄热模板、墙体等蓄热体不能铺地毯等装饰物；如若不采用一定的措施，会出现局部过热的现象。2.4直接受益式式太阳房的设计要点直接受益式式太阳房的设计要点为以下几点（1）空间布局；（2）日照间距；（3）直接受益窗设计；（4）蓄热体的设计；（5）保温措施。2.4.1空间布局设计本建筑采用坐北朝南的空间布局，南面留有小窗，北面房间面积偏小。南面一般家庭设立有卧室、餐厅等。北面可设立有杂货房、卫生间及楼梯。北侧的房间一方面可以运用重要房间流失的热量达成加温的目的，同时还可作重要房间的保温屏障，以保障南侧房间的热稳定性。2.4.2日照间距H太阳房南方遮挡建筑的遮挡高度：7m。δ冬至日太阳赤纬角：-23°27'。Φ太阳房所在地区的地理纬度：32°。Lt保证t小时的日照间距，m日照时间8个小时。Lt=H×(tanΦ-(sinδ/(sinδ×sinΦ+cosΦ×cosδ×cos15t/2))代入数据的日照间距Lt=3.11m因此，前后两栋房子至少要保持3.11m的距离，以保证太阳房采暖效率。2.4.3直接受益窗设计在直接受益式太阳房中，设计的关键是直接受益窗。直接受益窗是太阳房获取太阳能的重要途径，但它既是得热部件又是失热部件，在太阳透过玻璃进入室内的同时也会导致热损失。因此在窗的设计应注意：根据热工规定恰当的拟定窗口面积，南向集热窗的窗墙面积比宜为50%；慎重地拟定玻璃层数和做法，减少窗洞范围内的遮挡；合理拟定窗格划分、窗扇的开关方式与启动方向；在窗的构造上既要保证窗的密封性，又要减少窗框、窗扇自身的遮挡；采用必要的构造措施解决夜间保温问题。直接受益窗的形式有侧窗、高侧窗和天窗三种如下图3.在相同面积的情况下天窗获得的太阳辐射量最多；但同时，由于热空气易聚集在房间顶部，通过天窗对外辐射散失的热量也最多。一般的天窗玻璃、保温板很难保证天窗全天热收支盈余，因此，直接受益式多选用侧窗、高侧窗两种形式。图3直接受益窗的形式即使在太阳房中采用侧窗或高侧窗，仍然要采用相应的保温措施改善直接受益窗的保温状况，可以采用两种方法：一是增长窗的玻璃层数，二是再窗上增长活动夜间保温装置，如保温窗帘等。增长玻璃层数可以加大窗的热阻，减少热损失。下面根据表1，表2来选用直接受益窗。表1不同温度条件下直接受益窗玻璃层数推荐值冬季室外平均温度(℃)玻璃层数夜间没有保温夜间保温0至521-5至02或31或2-5以下3层以上2表2不同温度条件下直接受益式太阳房窗地比的推荐值冬季室外平均气温（℃）窗地比-8至-90.27～0.42（窗有保温措施）-5至-70.24～0.38（窗有保温措施）-2至-40.21～0.330至-10.19～0.292至00.16～0.25综上所述，考虑到本地的居民习惯一般是开侧窗，且合肥市冬季夜晚平均温度为0至2℃，故选用侧窗，双层玻璃，窗地比为0.20的直接受益窗满足中华人民共和国国家标准《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2023）规定。至于窗上的玻璃则根据下表3，选择复合玻璃中的吸热中空玻璃，保温隔热易于实现冬暖夏凉的目的。表3不同类型玻璃的特点与选择·名称特点热工吸热玻璃对红外线具有高吸取，吸取效率同玻璃外侧空气速度相关，但玻璃自身也许变得很热。若将吸热玻璃作为双层玻璃的外侧，影响会有所减小。隔热热反射玻璃可反射大量的辐射热，但透过率相对较低，不及吸取玻璃的隔热效果，对临近建筑物有光污染和热辐射。隔热致变色玻璃光致变色玻璃在太阳能控制方面具有实际意义，由于成本的问题通常将其制成薄膜或涂层与建筑窗玻璃。隔热热致变色玻璃的相变温度只有降到人的舒适范围才具有实际意义，薄膜涂层只有提高在可见光范围内的透过率，才有实用价值。电致变色玻璃的材料决定电致变色窗的性能，其在节能方面的应用需要考虑响应时间和驱动电致变色的电能消耗。复合玻璃吸取中空玻璃或热反射中空玻璃能使太阳辐射热的进入得到适当控制，又有较好的保温性能。隔热保温低辐射（Low-E）中空玻璃具有良好的保温性能，适合于以采暖为主的寒冷地区。低辐射-热反射中空玻璃，既能很好的反射太阳的辐射热，又有极地的传热系数气凝胶玻璃具有良好的隔热保温性能和较高的透过率，且可以耐高温、隔音减震。2.4.4蓄热体设计蓄热体的设计重要是蓄热体的布置和蓄热材料的选取为关键。2.4.4.1蓄热体的布置为了提高蓄热构件的热效率，宜将蓄热体尽量布置在阳光可以直接照射的区域，蓄热体的面积应当尽也许的大，大面积的蓄热体可以使室内加热过程更加均匀，对维持夜间室温更为有利。在直接受益式太阳房中，涉及地板在内的蓄热体表面积最佳能占室内总面积的1/2以上。蓄热体的厚度一方面需要满足太阳房对蓄热的规定，另一方面需要考虑蓄热体所在的屋顶、地面或墙面的尺寸与结构承载力。以砖石作为围护结构、砖或混凝土作为地面的直接受益式太阳房中，常用的蓄热体厚度是：墙体≥24cm，地面≥5cm。此外可将太阳辐射到达地面、墙面上的部位涂成深色，有助于太阳辐射的吸取。而蓄热体的布置有如下图4，六种方式。图4蓄热体在采暖房间中的布置2.4.4.2蓄热材料的选择蓄热体应选择具有较高的比热容和导热系数的材料，这样可以积蓄更多的能量，提高热互换率。蓄热材料按类型可分为显热蓄热材料和潜热蓄热材料两大类。显热蓄热材料是指物质在温度上升或下降时吸取或放出热量，在此过程中物质自身不发生变化。而潜热蓄热材料是运用某种化学物质发生相变时吸取或放出的热量来实现蓄热功能。考虑到造价成本及安全问题我们常选用显热蓄热材料。常见的显热蓄热材料热工性能参数如下表4。表4常见显热蓄热材料热工性能参数材料名称干密度ρKg/m3导热系数λW/（m.K）蓄热系数S（周期24h）W/（m2×℃）比热CpKJ/(Kg.℃)钢筋混凝土25001.7417.20.92水泥砂浆18000.9311.371.05轻砂浆砌筑黏土砖砌体17000.769.861.05平板玻璃25000.7610.690.84建筑钢材785058.2126.12.10综上所述，当然由此可以看出建筑钢材的蓄热系数最大，其热稳定性最佳，因此，选择建筑钢材为蓄热材料。2.4.5保温设计2.4.5.1保温结构设计保温设计可以减少由集热构件中传热系数较大的玻璃窗或玻璃盖板带来的热损失，且有助于蓄热材料中的热量存到夜间使用，从而使太阳房达成令人满意的采暖效果和节能效率。在直接受益式太阳房中有两种活动保温构件如下图5。图5活动保温构件因此，考虑到美观、方便及成本的因素，我选用活动保温帘进行设计。2.4.5.2保温墙体材料选用不同保温墙体材料可对室内温度产生很大的影响，如下图6，所示。图6不同保温性能的墙体材料对室内温度产生的影响保温材料的合理使用可以维持被动式太阳房的室内温度，特别对夜间的室内舒适度起关键作用。常见的保温材料及特点、性能参数如下表5，表6。表5常用的保温材料及其特点常用保温材料特点纤维状材料玻璃棉、超细玻璃棉、中级纤维玻璃棉、岩棉、矿棉及石棉质量轻、导热系数低、吸音好、耐高温多孔与泡沫状材料聚苯乙烯泡沫塑料、聚氨酯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、泡沫石棉及泡沫玻璃热损失小、无腐蚀、质量轻、易加工、使用方便松散状材料珍珠岩粉、蛭石粉、棉籽、无规物如麦秆及麦壳、粉煤灰膨珠粉等堆密度小、导热系数低、隔热性能好、吸声强、吸湿性小、无味无毒、不燃、耐腐蚀表6常用保温材料及其性能参数名称·容重Kg/m3导热系数W/（m.K）使用温度℃纤维状保温材料普通玻璃棉80-1000.052≤300岩棉板80-1200.035-0.041400150-2000.041-0.047400粒状棉100-150<0.041<600泡沫状保温材料轻质聚氨酯泡沫38-450.017-0.023-50-80硬质聚氨酯泡沫40-600.017-0.029-60-130聚乙烯泡沫120-1400.042-20-80就使用温度和导热系数而言，很明显选用普通玻璃棉更好，并且减少了成本。3合肥市直接受益式太阳房热工设计参数优化直接受益式太阳房是让阳光直接加热房间。阳光透过宽敞的南窗玻璃面，直接照射到室内的墙壁、地面和家具上，蓄存热量。夜间，当室外温度和房间温度开始下降时，蓄存的热量又逐渐被释放出来，使室温维持在一定的水平。从围护结构的传热构成来看，外墙所占比例最大，另一方面是窗户，屋顶和地面。其中屋顶重要由顶层单独承担，地面由底层承担。所以对于直接受益式重要设计参数涉及:外墙传热系数、屋顶传热系数，地面传热系数，窗户四部分。其中窗户的优化涉及:窗户的朝向，倾角、开窗面积，玻璃类型等四项内容[9]。3.1传热系数优化原则3.1.1简化模型的建立本论文运用PDA建立了简化计算模型，见图7在模型中，为了便于改变窗墙比，取窗户的宽度为房间的宽度，通过改变窗户的高度来实现窗墙比的变化。房间类型分别为卧室和客厅，其它参数设立见附录二有关内容。图7直接受益式太阳房简化模型3.2传热系数优化的原则传热系数的优化就是结合经济指标分析传热系数值与能耗的关系。由建筑采暖负荷的稳态计算方法我们知道，建筑的热损失与外围护结构的传热系数呈正比关系。传热系数与热阻互为倒数，保温层厚度、热阻均与造价成正比例关系。当传热系数较小时，增长的单位热阻对传热系数的数值影响较小，但对建筑造价的影响较大。本研究通过度析围护结构热阻与建筑能耗的关系来优化传热系数。结合经济分析对围护结构热阻进行优化，进而得到优化后的传热系数值。3.2.1外墙传热系数优化一般来讲，外墙体在建筑外围护结构中占比例较大，外墙传热导致的热损失在整个建筑热损失中占的比例也较大。在北方严寒、寒冷地区，室内外温差也许达成30~60℃:夏