【摘要】：我國夏熱冬冷地區(qū)夏季炎熱、冬季濕冷的氣候特征、居民生活習慣和經濟條件等因素決定了該地區(qū)建筑主要有兩種運行模式,即自然通風和空調間歇運行式通風。有效改善自然通風建筑熱環(huán)境和實現建筑節(jié)能成為這一地區(qū)關注的重要問題,而準確估計建筑中室內外傳熱過程是實現建筑節(jié)能和建筑熱舒適的前提。由于建筑物熱惰性的作用,室內熱環(huán)境和空調能耗不僅受當下室外氣候的影響,還受前期傳熱過程的影響,故在氣候多變的實際天氣條件下,數個典型日內的建筑熱過程和能耗很難代表全年的熱工特性。因此,有必要就這兩類建筑全年熱過程進行研究。但是,這兩類建筑熱過程物理模型的求解中需考慮通風、室內空氣和圍護結構表面之間的耦合換熱過程,而這一過程的求解難度高,若在全年實際氣候條件下,現有的方法將不能求解這一過程。探索出能夠快速地獲取空氣與固體表面耦合換熱行為特征的方法,成為分析這兩種建筑全年熱環(huán)境和能耗的關鍵。因此,本文對墻體傳熱的物理過程進行了分析,在適當簡化的基礎上,給出了描述這類墻體傳熱的控制方程,并給出了對應的解析解,通過與Matlab數值程序的結合,實現了快速計算建筑耦合換熱過程的目標。利用這一方法,即使以全年氣候條件為背景,也可將上一周期建筑熱特性對下一周期的影響考慮在內,為自然通風和空調間歇運行建筑全年熱行為特征的分析研究奠定了理論基礎。圍護結構傳熱的保溫隔熱性能是影響自然通風房間熱環(huán)境的重要因素,但目前關于保溫隔熱性能的研究多是針對空調建筑,自然通風建筑的相關研究幾乎沒有。本文分別就不同窗墻比時,外墻和外窗保溫性能對室內熱環(huán)境的影響進行了研究,引入不利因子、有利因子和熱不舒適度來評估提高外墻和外窗保溫性能改善室內熱環(huán)境的潛力和實際效果。結果顯示,潛力預測結果和改善效果的分析結果一致,一般地,夏季和冬季熱不舒適度隨外墻保溫層熱阻的增加而明顯下降,但在窗墻比較大的建筑中,冬季室內熱環(huán)境受外墻保溫性能的影響很小。降低外窗傳熱系數可有效提高冬季室內熱舒適性,但在夏季產生了不利影響;就全年而言,室內熱環(huán)境不舒適度隨外窗傳熱系數的減小均呈直線下降。根據室內熱舒適改善程度的分析結果,本文建議夏熱冬冷地區(qū)氣候條件下,自然通風建筑中外墻保溫層熱阻最多達到1.0 m2?℃/W即可;外窗應盡可能降低傳熱系數,參考《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》,本文建議外窗傳熱系數可取至2.3 W/(m2?℃)。在此基礎上,本文亦給出了外墻或外窗采用最適保溫方案后,熱不舒適改善度的預測模型。為明確夏熱冬冷地區(qū)自然通風建筑提高熱舒適性的思路,本文還分析了夜間通風和內部蓄熱量對室內熱環(huán)境的影響,并比較了熱環(huán)境對外墻保溫性能、外窗保溫性能、夜間通風和內部蓄熱量四個因素的敏感性。結果表明,熱環(huán)境對外墻和外窗保溫性能的敏感性的相對大小存在臨界窗墻比,當窗墻比小于0.6時,應重點加強外墻保溫,若窗墻比大于0.6,則恰好相反。增大夜間通風換氣量是改善夏季熱環(huán)境的最有效方法。與其他三個因素相比,內部蓄熱量對夏季和冬季室內熱環(huán)境的影響幾乎均可以忽略�？照{系統間歇運行時,室內蓄熱體不可避免地會出現蓄熱和放熱過程,為分析由此對空調能耗的影響,本文在人工氣候室內實測不同家具蓄熱量時的間歇供暖過程。結果表明,間歇供暖房間中,由于蓄熱體的存在導致大量熱量的不能直接用于提高人體熱舒適水平,而是加熱內部蓄熱體,因此,房間蓄熱量越大,供暖能耗越大。此外,對于空調系統間歇運行的建筑,實際氣候多變可能會造成墻體實際傳熱特點與典型日氣候條件下的情況不完全相同,從而引起負荷特征也不同。本文采用上海市2011年6月~2014年3月的氣候條件研究了墻體保溫方式和保溫層熱阻對墻體傳熱及空調能耗的影響。結果顯示,從空調系統設備的容量配置、能耗和系統穩(wěn)定運行的角度來看,均為采用內保溫效果更好。而空調停運期間,外保溫墻體內側的蓄冷和蓄熱是造成能耗大的重要原因。夏熱冬冷地區(qū)空調間歇運行建筑外墻保溫層建議熱阻為1.0 m2??C/W。
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU111
【圖文】：

圖 1-1 成本隨保溫層厚度的變化曲線Fig. 1-1 Variation of cost with insulation thicknes依據經濟性計算確定保溫層最佳厚度，Bag層的經濟性，但并未使用全壽命周期法。Gu壽命周期方法對保溫層進行了優(yōu)化設計。Ha的最佳保溫層計算方法，對巴勒斯坦地區(qū)五回收期的計算。從此以后，全壽命周期法對到廣泛應用。厚度的關鍵首先是合理計算制冷和供熱能耗數法和度小時數法。度日數和度小時數是由離差計算得到[59-61]。這一方法在土耳其被普最佳厚度，Sisman[62]等和 Comakli 等[63]分寒冷氣候區(qū)的三個城市的圍護結構保溫層最分析。Bolattürk[64]以土耳其氣候條件為背景

庭引入他的旅館建筑中，至此中庭這一模式廣泛應用于公共建筑和住宅于是，中庭用于不同途徑，如商場[91]、學校[92]、辦公建筑[93]、住宅[94熱性能得到了研究們的關注。Kotani 等[95]采用現場調研的方法，以人的，來評價高層住宅建筑內的中庭熱環(huán)境，結果顯示居住者對熱環(huán)境基本滿apaksha 等[96]以日本熱濕氣候條件為背景，以單體高密度建筑為研究對象CFD 模擬與實驗相結合的方法，指出中庭的自然通風潛力和室內空氣流關。Moosavi 等[97]指出中庭的位置是決定中庭帶來的熱環(huán)境優(yōu)勢的主要因素式的主要分類是按照中庭的四種不同形狀，主要包括內院式中庭、半封外庭式和線性中庭(如圖 1-2 所示)[98]，對這四種形狀的中庭構造下，室進行了比較，結果顯示不同中庭形狀，各自具有獨特的環(huán)境優(yōu)勢，這還境等有關。例如，在溫和氣候條件下，為了在各個季節(jié)獲得更好的熱環(huán)用外庭式中庭；在濕熱氣候條件下，中央和線性中庭兩種情況下可最小溫和季節(jié)的溫度波動，并且，整體上熱環(huán)境最接近中性溫度[99]。因此和線性中庭是炎熱氣候區(qū)最常用的中庭形式[100]。

結合外墻和外窗保溫性能對熱舒適性的改善效果，分析建筑熱環(huán)境對不同因素的敏感性。(4) 建筑外墻保溫方案的確定及空調能耗特征的分析當墻體傳熱處于穩(wěn)定周期性狀態(tài)和瞬時傳熱狀態(tài)時，保溫層特征對能耗的影響規(guī)律不同，而在實際氣候條件下，可能產生穩(wěn)定和瞬時傳熱狀態(tài)交替出現的情況，故需綜合全年實際氣候條件來判斷保溫層特征對能耗的影響規(guī)律。本文以夏熱冬冷地區(qū)典型城市實際氣象數據為依據，通過分析不同朝向時，外墻保溫層位置和熱阻對空調全年能耗特征的影響，確定適合于夏熱冬冷地區(qū)氣候條件下，空調間歇運行建筑的外墻保溫方案。此外，間歇運行空調系統的能耗特征不僅受空調運行期間建筑傳熱過程的影響，還受空調停運期間通風、圍護結構與空氣耦合換熱特征的影響，故建筑內部蓄熱將是影響間歇運行空調系統的能耗特征的重要因素。為此，本文將在人工氣候室內實測不同家具蓄熱量時的間歇供暖過程，分析內部蓄熱對能耗的影響。1.3.2 研究路線框圖

【參考文獻】

相關期刊論文 前8條

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相關博士學位論文 前2條

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相關碩士學位論文 前2條

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本文編號：2791694