本文關鍵詞：室內外氣溫對建筑圍護結構吸收太陽能的影響

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【摘要】：隨著城市的快速發(fā)展,城市人口急速增加同時也引起了住房需求的擴大。房屋建筑規(guī)模的增大引發(fā)了許多問題,集中表現(xiàn)在建筑能耗的增高。我國是一個能源消費大國,全年總量居世界第二位,在總能耗中,建筑能耗占30%~40%左右。據(jù)統(tǒng)計,全國新建以及既有房屋中能夠達到建筑節(jié)能設計標準的不足1%,而約210億平方米的住宅建筑存在著保溫隔熱性和氣密性差、供熱系統(tǒng)熱效率低下等問題,建筑節(jié)能己成為國家的重大戰(zhàn)略問題。建筑圍護結構包括墻體結構、門窗以及屋面等,而墻體作為圍護結構的主體部分,在冬季充分吸收太陽能是降低供暖能耗的主要途徑。太陽輻射加熱墻體后,受熱墻體通過對流散熱向大氣中散發(fā)熱量,因此墻體對太陽能的凈吸收熱量不僅受墻體表面吸收系數(shù)的影響,還受控于墻體表面溫度和對流換熱系數(shù)。此外,加強墻體結構的保溫系統(tǒng)可以有效地減緩建筑物的熱損失,對建筑節(jié)能有至關重要的作用。常見的墻體保溫方式可分為內、外保溫。由于內、外保溫墻體暴露在室外側的結構不同,內保溫時與大氣接觸的是熱容量較大的鋼筋混凝土層,而外保溫時與大氣接觸的是熱容量較小的保溫材料,因此內、外保溫墻體的外表面溫度差別很大,導致受太陽輻射加熱的墻體通過對流換熱向大氣中的散熱量差別大,進而影響了墻體對太陽能的實際吸收效果。我國長江中下游地區(qū)為非集中供暖地區(qū),供暖需求以及采暖時間不同使室內氣溫不同,冬季室外氣溫比室內氣溫低,所以室內氣溫越高,墻體由于室內外溫差增大所造成的熱量損失越大,使得外墻對太陽能的利用率大大降低。由于室外氣溫影響著墻體的外表面溫度,而室內外溫差影響著墻體的熱損失,因此,室外氣溫和室內溫度均是影響墻體吸收太陽能的重要因素。室外氣溫不斷變化,因此圍護結構的傳熱過程為非穩(wěn)態(tài)過程,為了尋求墻體太陽輻射凈得熱量與室、內外氣溫以及保溫層位置的直接關系,本文以上海為代表的長江中下游地區(qū)為研究背景,采用數(shù)值模擬方法,探討室內外熱環(huán)境和保溫方式對墻體對太陽能吸收效果的影響,為優(yōu)化建筑節(jié)能設計方案提供理論依據(jù)。研究結果表明,室外氣溫越高而室內氣溫越低,墻體對太陽能的吸收效果越好。另外,不管室內、外熱環(huán)境如何,內保溫墻體的太陽能凈得熱量始終都是外保溫的大約2倍以上,這表明內保溫更有利于長江下游地區(qū)居住建筑對太陽能的吸收;隨著室外氣溫的升高,在室內平均氣溫較低時內保溫墻體吸收太陽能的優(yōu)勢更為顯著。根據(jù)我國長江中下游地區(qū)冬季非集中供暖特征,大多數(shù)居住建筑采用人在供暖,人離停止的間歇式供暖方式,與一些寒冷的集中供暖地區(qū)相比,室內平均氣溫偏低,而室外平均氣溫較高,因此采用內保溫能更有利于實現(xiàn)該地區(qū)冬季建筑節(jié)能。
【關鍵詞】：建筑節(jié)能 圍護結構 太陽輻射 保溫方式 計算流體力學(CFD)
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU111.4;TU18
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-12
• 主要符號表12-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 建筑圍護結構保溫技術的發(fā)展14-17
• 1.2.1 墻體保溫技術的分類14-15
• 1.2.2 外保溫和內保溫技術的優(yōu)缺點15-17
• 1.3 建筑吸收太陽能的研究和應用17-18
• 1.3.1 被動式太陽能建筑的基本形式17-18
• 1.4 國內外研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4.1 國內外關于氣候和建筑的關系的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2 國內外關于墻體對太陽能的吸收的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 本文研究內容及研究方法21-24
• 1.5.1 研究內容21-22
• 1.5.2 研究方法（技術路線）22-24
• 第二章 物理模型與計算方法24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 數(shù)值計算方法及模型建立24-32
• 2.2.1 CFD介紹24-25
• 2.2.2 CFD的基本思想及FLUENT軟件介紹25-26
• 2.2.3 數(shù)學模型26-28
• 2.2.4 可靠性驗證28
• 2.2.5 本文模型介紹28-30
• 2.2.6 計算方法和邊界條件30-32
• 第三章 室外氣溫對墻體的太陽輻射得熱量的影響32-54
• 3.1 引言32
• 3.2 外保溫墻體的得熱量分析32-43
• 3.2.1 持續(xù)供暖時南墻的溫度分布以及得熱量情況32-38
• 3.2.2 間歇供暖時南墻的溫度分布以及得熱量情況38-43
• 3.3 內保溫墻體的得熱量分析43-53
• 3.3.1 持續(xù)供暖時南墻的溫度分布以及得熱量情況43-48
• 3.3.2 間歇供暖時南墻的溫度分布以及得熱量情況48-53
• 3.4 本章小結53-54
• 第四章 室內氣溫對墻體的太陽輻射得熱量的影響54-72
• 4.1 墻體溫度的分布特征54-65
• 4.1.1 墻體各部分溫度隨時間的變化規(guī)律54-58
• 4.1.2 墻體內部溫度分布特征58-65
• 4.2 室內氣溫對墻體的太陽輻射得熱量的影響65-71
• 4.2.1 墻體得熱量隨時間的變化特征65-68
• 4.2.2 墻體的太陽輻射得熱總量分析68-71
• 4.3 本章小結71-72
• 第五章 主要結論72-73
• 參考文獻73-76
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文76-77
• 致謝77

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本文編號：1093854