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基于全生命周期生态足迹的严寒地区农村住宅外墙构造研究

作　者: 凌薇
导　师: 金虹
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 建筑技术科学
关键词: 严寒地区农村住宅全生命周期生态足迹外墙构造
分类号: TU241.4
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在我国的能源资源消耗构成中，建筑行业所占比重巨大，而且随着我国建筑面积的增长，这个比重呈逐年上升趋势。我国是农业大国，多数人口在农村，国家十分重视农村的发展。近几年推出很多惠农政策，农民的生活水平得到明显提高，但是长期以来农村住宅却一直缺少关注，没有技术指导，一直处于盲目发展状态，导致农村人居环境不佳，尤其是严寒地区农村住宅受到恶劣气候的影响，冬季室内环境极差，严重影响农民生活质量。影响住宅室内热环境的因素很多，其中最重要的是外墙的热工性能。农村住宅要走可持续发展的道路，如何选择适合严寒地区农村住宅使用的，同时对生态环境影响最小的墙体构造成为亟待解决的问题。本文将全生命周期理论与生态足迹理论引入农村住宅外墙的研究。从严寒地区农村住宅外墙的特点出发，本着建设资源节约型和环境友好型农村的基本原则，从全新的角度利用科学的方法探索适合该地区农村住宅的外墙构造，寻求社会、经济、生态的最佳结合方式。本文主要研究内容有以下四个方面内容：（1）通过大量调查问卷和多次热工性能现场测试对严寒地区农村住宅现状进行了系统的调研，并分析整理调研结果，从中提炼严寒地区农村住宅特点；（2）系统分析了全生命周期理论和生态足迹理论，指出生态足迹理论在微观领域应用时应调整比较平台，并重新确定了均衡因子和产量因子的数值。分析了这两种理论应用的可行性，讨论了理论中的重要影响因素，并寻找到两种理论的结合点。首次提出了全生命周期循环因子和全生命周期维护因子的概念，对传统的生态足迹计算公式进行了修正。通过对多个影响因子的分析，结合农村住宅外墙构造特点和材料特点，创新性建立了严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态足迹模型；（3）根据严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态足迹模型，计算了多种构造外墙的生态足迹情况，定量化研究了农村住宅墙对环境的影响程度，并利用统计学方法分析了计算结果，发现了材料及构造对墙体生态足迹影响的规律，最后以分析结果为理论依据，提出了指导严寒地区农村住宅外墙构造的设计策略；（4）以全生命周期生态足迹理论墙体构造设计策略为指导，从可操作性的角度，借助实际工程展开了墙体构造设计研究。在经济性和社会性的前提下，提出了具体的构造设计方案。最后从热工环境性能、生态效益和经济效益这三个方面对工程进行了全面的测评。从测试结果来看，与传统住宅相对比，该工程室内热环境舒适，全生命周期生态足迹小，单位建筑成本低，在经济性、生态性和社会性三方面取得了较好的结果。通过对设计策略的应用验证了农村住宅外墙全生命周期生态足迹模型的合理性和有效性。本文首次提出全生命周期理论与生态足迹理论相结合的理念，提出了住宅外墙对生态影响的定量研究方法，建立了严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态足迹模型，利用该模型研究了农村住宅墙体材料及构造对生态足迹的影响，最后提炼出指导墙体构造设计的策略。本文研究成果的学术价值在于为生态足迹理论在微观领域的研究提供了借鉴作用，文中提出的墙体构造设计策略可以直接指导严寒地区农村住宅的工程实践，具有极高的实际应用价值。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-15
第1章绪论  15-25
  1.1 课题研究背景及意义  15-17
    1.1.1 课题来源  15
    1.1.2 研究背景  15-16
    1.1.3 研究意义  16-17
  1.2 课题研究文献综述  17-21
    1.2.1 国外研究现状  17-19
    1.2.2 国内研究现状  19-21
  1.3 课题研究范畴界定  21-23
    1.3.1 研究地区  21-23
    1.3.2 研究对象  23
  1.4 课题研究技术路线  23-25
    1.4.1 研究方法  23-24
    1.4.2 研究框架  24-25
第2章严寒地区农村住宅现状调研与分析  25-43
  2.1 调研方案  25-27
    2.1.1 调研目的与方法  25
    2.1.2 调研问卷设计  25-27
    2.1.3 调研样本规模  27
  2.2 调研结果分析  27-37
    2.2.1 建筑结构分析  28-29
    2.2.2 外墙材料与构造分析  29-32
    2.2.3 屋面材料与构造分析  32-34
    2.2.4 门窗材料与形式分析  34-35
    2.2.5 地面材料与构造分析  35
    2.2.6 采暖方式与燃料用量  35-37
  2.3 建筑热工环境测试  37-42
    2.3.1 测试对象  37-38
    2.3.2 测试方案  38-39
    2.3.3 测试结果  39-42
  2.4 本章小结  42-43
第3章严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态足迹数学模型  43-67
  3.1 概念辨析  43-50
    3.1.1 生态足迹模型边界条件  43
    3.1.2 生态足迹比较平台  43-45
    3.1.3 生态生产性面积、均衡因子与生态足迹  45-46
    3.1.4 产量因子与生态承载力  46-48
    3.1.5 全生命周期  48-50
  3.2 全生命周期生态足迹理念的引入  50-53
    3.2.1 全生命周期生态足迹理论应用可行性分析  51-52
    3.2.2 全生命周期生态足迹影响因子提取  52-53
  3.3 严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态足迹模型影响因子分析  53-59
    3.3.1 外墙生态足迹比较平台分析  53-54
    3.3.2 外墙生态足迹均衡因子分析  54-57
    3.3.3 外墙全生命周期循环因子分析  57-58
    3.3.4 外墙全生命周期维护因子分析  58-59
  3.4 严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态足迹模型构建  59-61
    3.4.1 外墙生态生产性面积计算方法  59-60
    3.4.2 外墙全生命周期生态足迹计算方法  60-61
  3.5 严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态承载力模型构建  61-65
    3.5.1 外墙生态承载力产量因子  61-63
    3.5.2 外墙生态承载力计算方法  63-65
  3.6 本章小结  65-67
第4章严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态足迹清单研究  67-107
  4.1 外墙全生命周期生态足迹清单组成与计算模型  67-83
    4.1.1 清单构成分析  67-68
    4.1.2 生产阶段生态足迹计算模型  68-79
    4.1.3 运输阶段生态足迹计算模型  79-80
    4.1.4 建设阶段生态足迹计算模型  80-81
    4.1.5 运行阶段生态足迹计算模型  81-83
  4.2 严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态足迹计算  83-99
    4.2.1 生态足迹对比基准外墙  83-85
    4.2.2 外墙生态足迹比较模型边界条件  85-88
    4.2.3 外墙生态足迹计算过程  88-99
  4.3 严寒地区农村住宅外墙全生命周期生态足迹计算结果分析  99-104
    4.3.1 外墙生产阶段与运行阶段生态足迹比重分析  99-100
    4.3.2 建筑材料对外墙生态足迹的影响分析  100-101
    4.3.3 建筑构造对外墙生态足迹的影响分析  101-104
  4.4 基于全生命周期生态足迹的严寒地区农村住宅外墙设计策略  104-106
    4.4.1 外墙构造策略  104-105
    4.4.2 外墙选材策略  105-106
  4.5 本章小结  106-107
第5章工程应用的有效性分析  107-136
  5.1 案例概况——被动式太阳能&草砖住宅  107-122
    5.1.1 区域条件  107-108
    5.1.2 方案设计  108-114
    5.1.3 草砖墙构造设计  114-118
    5.1.4 被动式太阳能集热蓄热墙构造设计  118-122
  5.2 外墙生态足迹计算及评价  122-128
    5.2.1 生产阶段生态足迹  122-123
    5.2.2 运输和建设阶段生态足迹  123-124
    5.2.3 运行阶段生态足迹  124-125
    5.2.4 生态足迹评价  125-128
  5.3 运行效果评价  128-134
    5.3.1 外墙热工性能评价  129-130
    5.3.2 使用效果评价  130-131
    5.3.3 节能效果评价  131-134
  5.4 本章小结  134-136
结论  136-138
参考文献  138-145
附录 1-1 既有村镇住宅调查表——村负责人填写  145-148
附录 1-2 既有村镇住宅调查表——住宅信息表  148-159
附录 2 调查表发放地点汇总  159-162
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果  162-165
致谢  165-166
个人简历  166

基于全生命周期生态足迹的严寒地区农村住宅外墙构造研究

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