基于地域氣候差異的非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱機(jī)理和設(shè)計(jì)方法研究
發(fā)布時(shí)間:2022-02-18 21:36
中國(guó)地域廣闊,受季風(fēng)影響夏季氣溫偏高,建筑防熱一直是建筑熱工學(xué)研究的主要內(nèi)容之一。夏季室內(nèi)外溫差小,太陽輻射作用在室外熱作用中的占比高。既有的圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱研究多關(guān)注于透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的遮陽技術(shù)措施。然而在交替變化的室內(nèi)外空氣溫度和間歇性的太陽輻射作用下,通過具有一定蓄熱能力的非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱對(duì)室內(nèi)造成的影響比較復(fù)雜,非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱效果不佳是影響夏季建筑室內(nèi)熱環(huán)境的重要原因之一。由于溫度和輻射的作用機(jī)理和隔絕方法存在顯著差異,開展基于地域氣候差異的隔熱設(shè)計(jì)研究是提升建筑隔熱性能的基礎(chǔ)性工作。其中,滿足非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱分析所需的室外計(jì)算參數(shù),不同氣候作用和材料、構(gòu)造對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱反應(yīng)特性的影響,以及設(shè)計(jì)中面臨的輻射控制判定、設(shè)計(jì)目標(biāo)確定和構(gòu)造設(shè)計(jì)等,都是非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)中亟待解決的問題。本研究從不同地區(qū)的隔熱設(shè)計(jì)需求和研究所需的逐時(shí)室外溫度、輻射參數(shù)入手。依據(jù)國(guó)家氣象局30年的觀測(cè)數(shù)據(jù),通過對(duì)室外溫度變化趨勢(shì)的分析,及其對(duì)城鎮(zhèn)熱工設(shè)計(jì)區(qū)屬影響的分析,采用度日數(shù)在既有建筑熱工一級(jí)區(qū)劃的基礎(chǔ)上進(jìn)行細(xì)分,明確了城鎮(zhèn)隔熱設(shè)計(jì)變化和細(xì)化需求。針對(duì)氣象觀測(cè)缺少垂直面太陽輻射的現(xiàn)狀,采用自建輻...
【文章來源】:西安建筑科技大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】:172 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
主要符號(hào)表
摘要
abstract
1 緒論
1.1 研究背景和意義
1.1.1 中國(guó)的建筑隔熱需求強(qiáng)烈
1.1.2 非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)的必要性
1.1.3 非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)研究的意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 隔熱設(shè)計(jì)方法與指標(biāo)
1.2.2 傳熱計(jì)算方法
1.2.3 隔熱構(gòu)造與設(shè)計(jì)
1.2.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
1.3 存在的問題
1.4 研究目標(biāo)與主要內(nèi)容
2 隔熱設(shè)計(jì)需求和室外氣象參數(shù)研究
2.1 氣候變化下的建筑隔熱設(shè)計(jì)需求分析
2.1.1 影響熱工設(shè)計(jì)的氣候變化分析
2.1.2 氣候變化對(duì)建筑熱工設(shè)計(jì)區(qū)劃的影響
2.1.3 以度日數(shù)為指標(biāo)的熱工設(shè)計(jì)二級(jí)區(qū)劃
2.2 基于Kt和φ的垂直面散射輻射計(jì)算模型研究
2.2.1 太陽輻射參數(shù)的計(jì)算概述
2.2.2 用于垂直面散射輻射模型研究的數(shù)據(jù)觀測(cè)與采集
2.2.3 散射輻射在半球天空的分布特征分析
2.2.4 垂直面散射輻射的影響因素分析
2.2.5 垂直面散射輻射計(jì)算方法研究
2.3 隔熱設(shè)計(jì)用室外氣象參數(shù)的生成及數(shù)據(jù)
2.3.1 氣象參數(shù)需求與典型日的選擇方法
2.3.2 溫度和輻射參數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法
2.3.3 典型日逐時(shí)室外計(jì)算參數(shù)數(shù)據(jù)的生成
2.4 小結(jié)
3 夏季非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱機(jī)理分析
3.1 氣候作用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱反應(yīng)特性研究
3.1.1 溫度和輻射作用的特點(diǎn)
3.1.2 夏季溫度和輻射的相關(guān)關(guān)系分析
3.1.3 氣候作用下圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱反應(yīng)的差異性分析
3.2 材料對(duì)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱反應(yīng)的影響
3.2.1 計(jì)算分析的方法、工具和參數(shù)
3.2.2 材料厚度的影響分析
3.2.3 熱惰性指標(biāo)的影響分析
3.2.4 熱阻的影響分析
3.2.5 不同材料的熱反應(yīng)特性分析
3.2.6 本節(jié)小結(jié)
3.3 構(gòu)造對(duì)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱反應(yīng)的影響
3.3.1 高熱阻層厚度的影響分析
3.3.2 高熱阻層材料的影響分析
3.3.3 結(jié)構(gòu)層厚度的影響分析
3.3.4 結(jié)構(gòu)層材料的影響分析
3.3.5 本節(jié)小結(jié)
3.4 小結(jié)
4 不同氣候作用下的輻射判定與隔熱設(shè)計(jì)目標(biāo)研究
4.1 輻射控制的必要性判定研究
4.1.1 室外輻射強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)研究
4.1.2 輻射控制的定量化判定分析
4.2 不同氣候條件下逐時(shí)隔熱設(shè)計(jì)目標(biāo)的確定
4.2.1 運(yùn)行模式的劃分指標(biāo)研究
4.2.2 不同氣候作用下的室內(nèi)運(yùn)行模式分析
4.2.3 基于人體熱感覺的逐時(shí)隔熱設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求分析
4.3 不同運(yùn)行模式和氣候作用的隔熱設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
4.3.1 自然通風(fēng)模式
4.3.2 間歇空調(diào)模式
4.3.3 全空調(diào)模式
4.4 典型城鎮(zhèn)的非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱構(gòu)造分析
4.4.1 外墻、屋面的隔熱構(gòu)造分析
4.4.2 隔熱構(gòu)造的實(shí)測(cè)驗(yàn)證
4.4.3 對(duì)隔熱設(shè)計(jì)結(jié)果的分析
4.5 小結(jié)
5 結(jié)論及建議
5.1 研究結(jié)論
5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
5.3 下一步研究建議
參考文獻(xiàn)
在讀期間的研究成果
附錄
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Comparison of methodologies for generation of future weather data for building thermal energy simulation[J]. Jo?ao Bravo Dias,Guilherme Carrilho da Gra?a,Pedro M.M.Soares. 建筑節(jié)能. 2020(01)
[2]《氣候變化與建筑節(jié)能》[J]. 李明財(cái). 氣象. 2019(10)
[3]空調(diào)間歇運(yùn)行模式下外墻內(nèi)外保溫的能耗特性對(duì)比[J]. 程飛,張旭,蘇醒. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(02)
[4]氣候變化下的建筑能耗預(yù)測(cè)[J]. 許馨尹,李紅蓮,楊柳,于軍琪. 太陽能學(xué)報(bào). 2018(05)
[5]種植屋面熱工參數(shù)[J]. 唐鳴放,冉建東,楊真靜,鄭澍奎,王東. 暖通空調(diào). 2017(12)
[6]夏熱冬暖地區(qū)居住建筑應(yīng)對(duì)氣候變化節(jié)能適應(yīng)性[J]. 宋鑫焱,葉燦滔,馬偉斌. 新能源進(jìn)展. 2016(05)
[7]低碳建筑設(shè)計(jì)模式研究——英國(guó)皇家建筑師協(xié)會(huì)氣候變化應(yīng)對(duì)策略[J]. 朱文莉,王曉軍,趙強(qiáng). 工業(yè)建筑. 2016(08)
[8]氣候變化對(duì)中國(guó)寒冷和夏熱冬暖城市建筑能耗的影響[J]. 許馨尹,于軍琪,李紅蓮,楊柳. 土木建筑與環(huán)境工程. 2016(04)
[9]氣候變化對(duì)江蘇省采暖和降溫耗能的影響[J]. 孫佳麗,陳兵,謝志清,苗茜,王瑞. 氣象科學(xué). 2016(02)
[10]傾斜面太陽輻照度實(shí)用計(jì)算模型的研究[J]. 吳貞龍,徐政,胡曉燕,邱宗旭. 太陽能學(xué)報(bào). 2016(03)
博士論文
[1]墻體非穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算方法適應(yīng)性及地下結(jié)構(gòu)傳熱特性分析與研究[D]. 李向前.湖南大學(xué) 2011
碩士論文
[1]氣候變化下的建筑氣候分區(qū)研究[D]. 呂凱琳.西安建筑科技大學(xué) 2018
[2]夏熱冬冷地區(qū)建筑外墻動(dòng)態(tài)傳熱特性研究[D]. 史麗莎.重慶大學(xué) 2017
[3]氣候變化對(duì)我國(guó)不同建筑氣候區(qū)建筑節(jié)能氣象參數(shù)及能耗的影響[D]. 曹曉岑.蘭州大學(xué) 2016
[4]夏熱冬冷地區(qū)居住建筑外墻內(nèi)外組合保溫效果分析[D]. 牟林森.浙江大學(xué) 2016
[5]夏熱冬冷地區(qū)居住建筑外墻保溫形式適宜性研究[D]. 高珂.安徽建筑大學(xué) 2015
[6]夏熱冬冷地區(qū)內(nèi)外綜合保溫體系節(jié)能效果分析[D]. 何莉莎.浙江大學(xué) 2015
[7]夏熱冬冷地區(qū)間歇性用能狀態(tài)下墻體保溫節(jié)能對(duì)比研究[D]. 周斌.浙江大學(xué) 2015
[8]夏熱冬冷地區(qū)自然室溫環(huán)境下住宅墻體熱工性能研究[D]. 周業(yè)培.重慶大學(xué) 2012
[9]中國(guó)夏季高溫變化特征及其影響過程研究[D]. 張瑪.南京信息工程大學(xué) 2011
[10]周期性雙波動(dòng)作用下圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱過程研究[D]. 王麗娟.西安建筑科技大學(xué) 2010
本文編號(hào):3631593
【文章來源】:西安建筑科技大學(xué)陜西省
【文章頁數(shù)】:172 頁
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【文章目錄】:
主要符號(hào)表
摘要
abstract
1 緒論
1.1 研究背景和意義
1.1.1 中國(guó)的建筑隔熱需求強(qiáng)烈
1.1.2 非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)的必要性
1.1.3 非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)研究的意義
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 隔熱設(shè)計(jì)方法與指標(biāo)
1.2.2 傳熱計(jì)算方法
1.2.3 隔熱構(gòu)造與設(shè)計(jì)
1.2.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
1.3 存在的問題
1.4 研究目標(biāo)與主要內(nèi)容
2 隔熱設(shè)計(jì)需求和室外氣象參數(shù)研究
2.1 氣候變化下的建筑隔熱設(shè)計(jì)需求分析
2.1.1 影響熱工設(shè)計(jì)的氣候變化分析
2.1.2 氣候變化對(duì)建筑熱工設(shè)計(jì)區(qū)劃的影響
2.1.3 以度日數(shù)為指標(biāo)的熱工設(shè)計(jì)二級(jí)區(qū)劃
2.2 基于Kt和φ的垂直面散射輻射計(jì)算模型研究
2.2.1 太陽輻射參數(shù)的計(jì)算概述
2.2.2 用于垂直面散射輻射模型研究的數(shù)據(jù)觀測(cè)與采集
2.2.3 散射輻射在半球天空的分布特征分析
2.2.4 垂直面散射輻射的影響因素分析
2.2.5 垂直面散射輻射計(jì)算方法研究
2.3 隔熱設(shè)計(jì)用室外氣象參數(shù)的生成及數(shù)據(jù)
2.3.1 氣象參數(shù)需求與典型日的選擇方法
2.3.2 溫度和輻射參數(shù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算方法
2.3.3 典型日逐時(shí)室外計(jì)算參數(shù)數(shù)據(jù)的生成
2.4 小結(jié)
3 夏季非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱機(jī)理分析
3.1 氣候作用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱反應(yīng)特性研究
3.1.1 溫度和輻射作用的特點(diǎn)
3.1.2 夏季溫度和輻射的相關(guān)關(guān)系分析
3.1.3 氣候作用下圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱反應(yīng)的差異性分析
3.2 材料對(duì)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱反應(yīng)的影響
3.2.1 計(jì)算分析的方法、工具和參數(shù)
3.2.2 材料厚度的影響分析
3.2.3 熱惰性指標(biāo)的影響分析
3.2.4 熱阻的影響分析
3.2.5 不同材料的熱反應(yīng)特性分析
3.2.6 本節(jié)小結(jié)
3.3 構(gòu)造對(duì)非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱反應(yīng)的影響
3.3.1 高熱阻層厚度的影響分析
3.3.2 高熱阻層材料的影響分析
3.3.3 結(jié)構(gòu)層厚度的影響分析
3.3.4 結(jié)構(gòu)層材料的影響分析
3.3.5 本節(jié)小結(jié)
3.4 小結(jié)
4 不同氣候作用下的輻射判定與隔熱設(shè)計(jì)目標(biāo)研究
4.1 輻射控制的必要性判定研究
4.1.1 室外輻射強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)研究
4.1.2 輻射控制的定量化判定分析
4.2 不同氣候條件下逐時(shí)隔熱設(shè)計(jì)目標(biāo)的確定
4.2.1 運(yùn)行模式的劃分指標(biāo)研究
4.2.2 不同氣候作用下的室內(nèi)運(yùn)行模式分析
4.2.3 基于人體熱感覺的逐時(shí)隔熱設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求分析
4.3 不同運(yùn)行模式和氣候作用的隔熱設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析
4.3.1 自然通風(fēng)模式
4.3.2 間歇空調(diào)模式
4.3.3 全空調(diào)模式
4.4 典型城鎮(zhèn)的非透光圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱構(gòu)造分析
4.4.1 外墻、屋面的隔熱構(gòu)造分析
4.4.2 隔熱構(gòu)造的實(shí)測(cè)驗(yàn)證
4.4.3 對(duì)隔熱設(shè)計(jì)結(jié)果的分析
4.5 小結(jié)
5 結(jié)論及建議
5.1 研究結(jié)論
5.2 創(chuàng)新點(diǎn)
5.3 下一步研究建議
參考文獻(xiàn)
在讀期間的研究成果
附錄
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Comparison of methodologies for generation of future weather data for building thermal energy simulation[J]. Jo?ao Bravo Dias,Guilherme Carrilho da Gra?a,Pedro M.M.Soares. 建筑節(jié)能. 2020(01)
[2]《氣候變化與建筑節(jié)能》[J]. 李明財(cái). 氣象. 2019(10)
[3]空調(diào)間歇運(yùn)行模式下外墻內(nèi)外保溫的能耗特性對(duì)比[J]. 程飛,張旭,蘇醒. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(02)
[4]氣候變化下的建筑能耗預(yù)測(cè)[J]. 許馨尹,李紅蓮,楊柳,于軍琪. 太陽能學(xué)報(bào). 2018(05)
[5]種植屋面熱工參數(shù)[J]. 唐鳴放,冉建東,楊真靜,鄭澍奎,王東. 暖通空調(diào). 2017(12)
[6]夏熱冬暖地區(qū)居住建筑應(yīng)對(duì)氣候變化節(jié)能適應(yīng)性[J]. 宋鑫焱,葉燦滔,馬偉斌. 新能源進(jìn)展. 2016(05)
[7]低碳建筑設(shè)計(jì)模式研究——英國(guó)皇家建筑師協(xié)會(huì)氣候變化應(yīng)對(duì)策略[J]. 朱文莉,王曉軍,趙強(qiáng). 工業(yè)建筑. 2016(08)
[8]氣候變化對(duì)中國(guó)寒冷和夏熱冬暖城市建筑能耗的影響[J]. 許馨尹,于軍琪,李紅蓮,楊柳. 土木建筑與環(huán)境工程. 2016(04)
[9]氣候變化對(duì)江蘇省采暖和降溫耗能的影響[J]. 孫佳麗,陳兵,謝志清,苗茜,王瑞. 氣象科學(xué). 2016(02)
[10]傾斜面太陽輻照度實(shí)用計(jì)算模型的研究[J]. 吳貞龍,徐政,胡曉燕,邱宗旭. 太陽能學(xué)報(bào). 2016(03)
博士論文
[1]墻體非穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算方法適應(yīng)性及地下結(jié)構(gòu)傳熱特性分析與研究[D]. 李向前.湖南大學(xué) 2011
碩士論文
[1]氣候變化下的建筑氣候分區(qū)研究[D]. 呂凱琳.西安建筑科技大學(xué) 2018
[2]夏熱冬冷地區(qū)建筑外墻動(dòng)態(tài)傳熱特性研究[D]. 史麗莎.重慶大學(xué) 2017
[3]氣候變化對(duì)我國(guó)不同建筑氣候區(qū)建筑節(jié)能氣象參數(shù)及能耗的影響[D]. 曹曉岑.蘭州大學(xué) 2016
[4]夏熱冬冷地區(qū)居住建筑外墻內(nèi)外組合保溫效果分析[D]. 牟林森.浙江大學(xué) 2016
[5]夏熱冬冷地區(qū)居住建筑外墻保溫形式適宜性研究[D]. 高珂.安徽建筑大學(xué) 2015
[6]夏熱冬冷地區(qū)內(nèi)外綜合保溫體系節(jié)能效果分析[D]. 何莉莎.浙江大學(xué) 2015
[7]夏熱冬冷地區(qū)間歇性用能狀態(tài)下墻體保溫節(jié)能對(duì)比研究[D]. 周斌.浙江大學(xué) 2015
[8]夏熱冬冷地區(qū)自然室溫環(huán)境下住宅墻體熱工性能研究[D]. 周業(yè)培.重慶大學(xué) 2012
[9]中國(guó)夏季高溫變化特征及其影響過程研究[D]. 張瑪.南京信息工程大學(xué) 2011
[10]周期性雙波動(dòng)作用下圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱過程研究[D]. 王麗娟.西安建筑科技大學(xué) 2010
本文編號(hào):3631593
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