【摘要】：隨著世界人口的持續(xù)增長和人們生活水平的不斷提高,建筑能源的消耗日益增加,可再生能源在建筑采暖中的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。利用太陽能資源解決居住建筑的冬季采暖問題,是促進(jìn)建筑可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。然而,由于太陽輻射具有很大的不穩(wěn)定性,這嚴(yán)重的限制了太陽能在建筑采暖中的使用。因此,合理優(yōu)化建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱性能,提高室內(nèi)熱環(huán)境穩(wěn)定性,對太陽能采暖建筑的推廣普及具有重要的作用。本文根據(jù)被動式太陽能采暖建筑室內(nèi)熱環(huán)境特點,結(jié)合典型建筑物理模型和雙波熱擾耦合數(shù)學(xué)模型,通過實地測試、理論分析、實驗驗證與數(shù)值模擬,對影響太陽能采暖建筑室內(nèi)熱環(huán)境穩(wěn)定性的圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱熱工參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究,得到以下結(jié)論:(1)通過實地測試,發(fā)現(xiàn)寧夏中衛(wèi)地區(qū)和拉薩地區(qū)太陽能資源豐富,具有發(fā)展被動式太陽能建筑的資源優(yōu)勢。但現(xiàn)有鄉(xiāng)村建筑冬季室內(nèi)溫度偏低且波動偏大,因此需要加強建筑的集熱與蓄熱設(shè)計。同時,根據(jù)對測試結(jié)果的分析,提出以操作溫度作為太陽能采暖建筑室內(nèi)熱環(huán)境的評價指標(biāo)。(2)提出采用雙波熱擾耦合數(shù)學(xué)模型計算圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面溫度,并對其內(nèi)外邊界條件、傳熱特征、傳熱過程以及雙波熱擾在內(nèi)壁面的疊加等進(jìn)行系統(tǒng)理論分析和具體計算。同時,通過實驗測試結(jié)果驗證了數(shù)學(xué)模型的可靠性與準(zhǔn)確性。通過上述分析明確太陽能采暖建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱調(diào)溫機理,為其蓄熱性能優(yōu)化提供理論依據(jù)。(3)通過對室內(nèi)外雙側(cè)熱擾耦合作用下外圍護(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造方式和材料熱物性參數(shù)對太陽能采暖建筑室內(nèi)熱環(huán)境動態(tài)影響的分析,提出依據(jù)空氣溫度與壁面溫度的“溫度波峰值時差”最大、“峰谷時差”最小以及兩者之差值最大作為太陽能采暖建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱性能優(yōu)化的原則,得到外圍護(hù)結(jié)構(gòu)最優(yōu)化熱工參數(shù)。(4)系統(tǒng)分析了內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱調(diào)溫機理,并利用數(shù)值模擬方法對內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱性能進(jìn)行優(yōu)化,得到內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)最優(yōu)化熱工參數(shù)。(5)建立“劃分南北房間”的多區(qū)域建筑物理模型,對內(nèi)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱性能參數(shù)進(jìn)行整體分析,進(jìn)一步驗證了所提出的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)的科學(xué)性。本文期望通過對太陽能采暖建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱性能進(jìn)行系統(tǒng)的分析與研究,探尋圍護(hù)結(jié)構(gòu)蓄熱調(diào)溫的機理,為提高被動式太陽能采暖建筑室內(nèi)熱環(huán)境穩(wěn)定性提供參考,促進(jìn)太陽能豐富地區(qū)的人居環(huán)境改善和可持續(xù)發(fā)展。
[Abstract]:With the continuous growth of the world population and the improvement of people's living standard, the consumption of building energy is increasing day by day, and the application of renewable energy in building heating has been paid more and more attention. Using solar energy resources to solve the winter heating problem of residential buildings is an important measure to promote the sustainable development of buildings. However, because of the instability of solar radiation, the use of solar energy in building heating is severely restricted. Therefore, it is important for the popularization of solar heating buildings to optimize the heat storage performance of building enclosure structure and improve the stability of indoor thermal environment. According to the characteristics of indoor thermal environment of passive solar heating building, combined with typical building physical model and coupled mathematical model of two-wave thermal disturbance, this paper passes field test, theoretical analysis, experimental verification and numerical simulation. In this paper, the thermal parameters of the thermal storage structure which affect the stability of indoor thermal environment of solar heating building are analyzed and studied in detail. The conclusions are as follows: (1) through the field test, It is found that the area of Zhongwei and Lhasa is rich in solar energy resources and has the advantage of developing passive solar buildings. However, the indoor temperature of rural buildings is low and fluctuating in winter, so it is necessary to strengthen the design of heat collection and storage. At the same time, according to the analysis of the test results, the operating temperature is proposed as the evaluation index of the indoor thermal environment of solar heating building. (2) the double wave coupled thermal disturbance mathematical model is proposed to calculate the inner surface temperature of the enclosure structure. The internal and external boundary conditions, the heat transfer characteristics, the heat transfer process and the superposition of the double wave heat disturbance on the inner wall are systematically analyzed and calculated in detail. At the same time, the reliability and accuracy of the mathematical model are verified by the experimental results. Through the above analysis, the mechanism of heat storage and temperature regulation of the outer enclosure of solar heating building is clarified. It provides a theoretical basis for the optimization of thermal storage performance. (3) through the analysis of the influence of the structure of the outer enclosure structure and the thermal physical parameters of the material on the indoor thermal environment of solar heating building under the coupling of the two sides of heat disturbance in the room and the outside, the influence of the external structure on the thermal environment of the solar heating building is analyzed. According to the principle of maximum peak time difference of temperature wave and maximum difference of peak and valley time between air temperature and wall temperature, as well as the maximum difference between them, this paper puts forward the principle of optimizing the heat storage performance of the outer enclosure structure of solar heating building. The optimal thermal parameters are obtained. (4) the heat storage and temperature regulation mechanism of the inner envelope structure is analyzed systematically, and the thermal storage performance of the inner enclosure structure is optimized by numerical simulation. The optimum thermal parameters of the inner enclosure are obtained. (5) the multi-area building physical model of "dividing the north and south rooms" is established, and the heat storage performance parameters of the inner and outer enclosure are analyzed as a whole. Furthermore, the proposed thermal parameters of the envelope structure are verified to be scientific. Through the systematic analysis and research on the heat storage performance of the solar heating building envelope, this paper hopes to explore the mechanism of the heat storage and temperature regulation of the envelope structure, and to provide a reference for improving the indoor thermal environment stability of the passive solar heating building. We will promote the improvement and sustainable development of human settlements in areas rich in solar energy.
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU111.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2391201