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寒地“木刻楞”民居防寒性能优化设计与探讨

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
  • 点击次数:1
  • 论文字数:62566
  • 论文编号:el202203021151180
  • 日期:2022-04-02
  • 来源:上海论文网

建筑学论文哪里有?本文基于大量国内外常用保温材料的搜集,系统地建立了适用于木刻楞民居的保温材料库,共包含 51 个保温材料。通过专家打分确定出 5 个保温材料,结合木刻楞民居实际情况,最终选定膨胀珍珠岩为外墙内保温材料。


第 1 章 绪论


1.3.1.1 国外民居优化研究综述

日本的民居与中国民居具有相似之处,因为它们的建造材料均为木材,在解决木材易糟朽、腐蚀的问题上,日本采取的方法是:在保护民居风貌特征的前提下,对其进行修缮。并且日本由于处于地震多发区,因此在新民居建造过程中,十分重视抗震性设计,建材多为轻质的易拆装材料。日本对于村落的修缮更新主要有三种方式:

①修旧如旧,以存其真; ②重塑旧颜,延续文脉; ③旧貌新颜,古为今用。

德国对于民居的更新采取“保护性更新”模式,将民居现状以及居民意愿放在首位。在整个“保护性更新”过程中,居民完全可以参与进来,并且建筑师设计的更新优化方案必须征得当地村民同意才可实施。

非洲民居更新优化改造于 21 世纪中期兴起,在优化改造过程中,注重就地取材,因地制宜地提升当地建材的性能,并将建造技术进行改进,以此提升民居的气候适应性。

“Meral 和 Baran 对土耳其的传统民居建筑特点做出了研究,提出土耳其传统民居建筑具有因地制宜的优势”[2][3]。

“Yaglou、Fanger 等专家以希腊不同的传统民居建筑作为研究对象,对其进行建筑能耗调查。选用不同类型的希腊民居能耗情况进行对比分析,发现气候环境、民居建造形式、建筑材料都对希腊民居的能耗有所影响”[4][5]。

“Kim 等人分析了我国传统民居建筑自然通风开口情况,根据实测数据提出室内温度和气流速度的变化是影响围护结构热工性能的主要因素”[6]。

欧洲国家的传统民居一直在进行被动式超低能耗方面的探索,以当地气候为依据,制定被动式原则和技术方法,并从“材料”[7]、“构造”[8]、“体系”[9]、三个方面展开研究,目前已形成一套较为完善的设计、建造以及评价体系。

综上,可以看出,国外对于民居的优化改造起步较早,已经积累了一定的经验,但基于地理位置、气候环境、历史文化等方面的异同,国外民居的优化改造经验难以直接利用到我国民居之中,但其研究方式和优化思想可以被国内民居优化所借鉴。

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第 3 章 寒地木刻楞民居防寒性能现状调查


3.1 木刻楞民居问卷调查与结果分析

3.1.1  木刻楞民居问卷调查基本情况

笔者于 2020 年 12 月 27 日-30 日向锦江村村民和游客发放了调查问卷,主要向其询问在木刻楞民居室内的热环境如何,以此来判断民居的防寒性能。在进行问卷调查的过程中,需要向填写问卷的人介绍说明该问卷类型以及内容,对其进行客观的引导,但不得干涉填写者的主观感受,以此确保问卷的准确性。问卷调查结束后,应仔细收集问卷,并对其进行审查,排除少填、乱填的无效问卷。

3.1.2  木刻楞民居问卷调查内容

为了减少填写者的工作量,问卷设置为结构式。即将需要了解的问题进行结构式划分,直接将选项直观明确的设置在题目之后,这样填写者只需要选择其中的某项选项即可,大大提高了工作效率。问卷中将专业术语替换为村民易懂的词汇,以增加问卷数量和数据的可用性。

笔者根据调研目的和内容设计了“木刻楞民居室内热环境调查表”。由于不同个体之间存在差异,比如不同年龄、性别、穿着等对于同一条件下的室内热环境感受不同,因此问卷第一部分为基本信息调研,综合考量了村民的年龄、文化程度、穿着等多方面因素,充分考虑了差异化问题,平衡了不同个体的调研数量。问卷调研的场所为木刻楞民居内,在室内民居采用火炕、火墙等设施提升室内温度,厨房与卧室之间的热环境也存在一定的差异,因此在问卷中也要考虑填写者所处的位置。


第 5 章 锦江村木刻楞民居防寒性能优化设计


5.1  优化原则分析

锦江村木刻楞民居是国家重点保护文物,因此在对其进行防寒性能优化的时候,对于原有木屋的建造形式、功能空间、外立面等都不会做较大的改动,只是对民居薄弱的节点进行优化设计,如民居的地基、墙体、门窗节点、笆棚以及屋顶等,提升整体防寒性能。进行节点优化不仅能提升建筑防寒性能、使建筑室内热环境更加舒适,还可改善木构建筑存在的一些弊病。具体原则如下:

5.1.1  结构安全性原则

传统木刻楞民居使用数十年后,其围护结构会发生糟朽变形等问题,这时便需要选用新的木料对其进行替换。现今,将现代新技术与传统营建技术相结合对民居防寒性能进行优化,赋予民居围护结构更强的物理性能和更高的生态性能,首先要保障的就是其安全性。利用现代新技术优化民居外围护结构的耐久性差、抗冻性差、以及结构承载力低等问题,提升其材料强度与结构质量,更好地适应东北地区的严寒天气以及先进社会的发展需求。

5.1.2  经济适用性原则

锦江村地处长白山腹地,在过去交通不便的时候,村民依靠打猎、捕鱼、种地为生,收入不高。近年来虽然在锦江村及其周边开发了一些旅游项目,村民家中的经济状况稍有好转,但仍有部分村民生活水平偏低,村民难以接受以高昂的价格修缮其居住的木屋。因此在对木刻楞民居进行防寒性能优化时,应综合分析建造过程与使用过程的经济性效益,找寻建筑造价、建材消耗、运营管理之间的最优经济关系,使民居在整个建筑生命周期中遵循经济性、适用性的原则。


5.2 木刻楞民居围护结构防寒性能优化设计

基于前文对于锦江村木刻楞民居的调研、实测以及模拟,可以从围护结构层面提出对于木刻楞民居防寒性能优化的具体设计。由于前文对于锦江村木刻楞民居 B 已经做了详细的介绍,所以选取其作为优化对象,对其建筑及构造信息不再赘述。

5.2.1 木刻楞民居概况

基于实地调研测得的数据,对木刻楞民居 B 平、立、剖面及重点优化部位进行绘制,可以更好地了解木刻楞民居的构造特点,为后文对其进行防寒性能优化设计奠定基础,见图 5-1 至 5-6。

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结论

在我国大力发展绿色生态建筑的大背景下,木刻楞民居的防寒性能优化研究对现代建筑具有重要的借鉴意义。本文以锦江村木刻楞民居为例,尝试通过实地调研与软件模拟相结合的方法,探索出提升其防寒性能的最佳设计方法,得出以下研究成果:

(1)通过问卷调研,得出有 79%的受访者认为室内环境较为舒适,21%的受访者认为室内热环境不舒适,根据 PMV-PPD 评价指标,目前木刻楞民居室内热环境需要作出改善;有 32%的受访者希望温度能升高,9%的受访者认为温度需要降低,可以看出木刻楞民居防寒性能有待优化。

(2)基于实地测量,分析总结出木刻楞民居的现状问题有发展问题、建筑构造问题以及居住适宜性问题。

(3)通过 PMV 模型,结合实测和问卷调研的数据,计算出木刻楞民居冬季操作温度与 PMV 值的线性回归关系,计算得出冬季热中性温度,为 20.3℃,冬季室内较舒适的温度区间为 14.6℃-26℃。

(4)基于大量国内外常用保温材料的搜集,系统地建立了适用于木刻楞民居的保温材料库,共包含 51 个保温材料。通过专家打分确定出 5 个保温材料,结合木刻楞民居实际情况,最终选定膨胀珍珠岩为外墙内保温材料。

(5)运用 DeST 模拟软件,对不同保温层厚度的室内热环境进行分析,根据民居室内温度变化率曲线,得出最佳保温层厚度为 90mm,当除墙体外其他围护结构同时进行优化时,保温砂浆的厚度可视情况减少。

参考文献(略)

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