墻體蓄放熱特性及其對(duì)建筑能耗影響的研究.pdf

1、建筑運(yùn)行能耗在我國(guó)巨大的能源總消耗中占的比例很高。研究建筑自身特點(diǎn),最大可能的利用自然條件來(lái)營(yíng)造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境是建筑節(jié)能工作研究的重點(diǎn)。建筑墻體可以儲(chǔ)存熱量,經(jīng)過(guò)衰減后延遲釋放熱量。建筑墻體的這種蓄熱放熱特性可以加以利用,通過(guò)設(shè)置合理的采暖空調(diào)設(shè)備運(yùn)行模式,有效的降低建筑運(yùn)行能耗。
　　本文從探究墻體蓄熱性能對(duì)傳熱過(guò)程的影響機(jī)理展開(kāi)研究工作,梳理了墻體非穩(wěn)態(tài)傳熱的計(jì)算方法,并從影響墻體構(gòu)造熱工性能的基本熱物性參數(shù)出發(fā),逐項(xiàng)分析各

2、表征參數(shù)如熱阻、傳熱系數(shù)、衰減倍數(shù)、延遲時(shí)間、蓄熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)等各表征參數(shù)之間的相互關(guān)系及它們對(duì)墻體傳熱過(guò)程的影響。在對(duì)墻體蓄熱性能的本質(zhì)有一定的認(rèn)識(shí)后,本文設(shè)置不同蓄熱性能的墻體通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法研究不同墻體外表面溫度、內(nèi)表面溫度及室內(nèi)空氣溫度的差異,分析了墻體對(duì)溫度波的衰減和延遲作用,并且測(cè)試研究了夜間通風(fēng)對(duì)墻體蓄熱性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),室外空氣綜合溫度對(duì)墻體外表面溫度變化影響較大,而室外空氣干球溫度對(duì)墻體外表面溫度的影響作用較小

3、。但是,墻體外表面溫度較室外空氣綜合溫度其峰值出現(xiàn)時(shí)刻存在時(shí)間延遲。1號(hào)小室和2號(hào)小室墻體外表面溫度的峰值比室外空氣綜合溫度延遲2~4小時(shí)左右。就墻體內(nèi)、外表面溫度而言,1號(hào)小室西墻內(nèi)外表面溫度最大值之差在12~13℃之間,其時(shí)間延遲在6~7小時(shí)。而2號(hào)小室墻體內(nèi)外表面溫度最大值之差為24~25℃,時(shí)間延遲6小時(shí)左右。蓄熱性能更好的2號(hào)小室墻體衰減倍數(shù)更大,但是其延遲時(shí)間較短。此外,通過(guò)對(duì)小室夜間通風(fēng)的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),在夜間通風(fēng)情況下,2

4、號(hào)小室更能體現(xiàn)出其蓄熱性能的優(yōu)勢(shì)。即夜間通風(fēng)時(shí)2號(hào)小室可以將白天蓄積在墻體內(nèi)部的熱量散熱出去,墻體表面溫度降低,與1號(hào)小室墻體內(nèi)表面溫度的差值變大。但是,與夜間不通風(fēng)階段一致的是1、2號(hào)小室墻體對(duì)溫度波時(shí)間延遲的作用差別仍然不明顯。而且研究結(jié)果還表明夜間通風(fēng)僅僅是加強(qiáng)了夜間散熱的作用,而對(duì)白天墻體蓄熱階段的影響較不明顯。此外,1號(hào)小室在夜間通風(fēng)階段墻體內(nèi)表面溫度最大值出現(xiàn)時(shí)刻比不通風(fēng)階段提前2小時(shí),而2號(hào)小室在夜間通風(fēng)階段墻體內(nèi)表面溫度

5、最大值出現(xiàn)時(shí)刻比不通風(fēng)階段提前1小時(shí)。說(shuō)明在時(shí)間延遲方面,1號(hào)小室墻體的蓄熱性能對(duì)是否通風(fēng)的敏感性更強(qiáng)?？傮w上,墻體蓄熱性能是由墻體材料層決定的固有性能,它在發(fā)揮作用時(shí)不僅受室外空氣溫度和太陽(yáng)輻射情況的影響,而且受室內(nèi)、外空氣溫度變化的影響。室內(nèi)空氣溫度差別較大時(shí),相同墻體表現(xiàn)出的蓄熱性能(即對(duì)溫度波的衰減和延遲效果)不同。
　　本文在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,通過(guò)EnergyPlus軟件模擬研究不同氣候區(qū)建筑墻體的蓄放熱特性。首先,研究

6、無(wú)冷源情況下不同地區(qū)建筑墻體蓄放熱特性,通過(guò)對(duì)逐時(shí)導(dǎo)熱量、蓄熱量及累積導(dǎo)熱量、蓄熱量的分析探究氣象條件對(duì)墻體蓄放熱特性的影響,并分析位于不同地區(qū)的建筑墻體對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境影響的差異。其次,在模擬建筑中設(shè)定空調(diào)系統(tǒng),計(jì)算分析墻體蓄熱量、房間逐時(shí)冷負(fù)荷和建筑全年能耗情況。為間斷空調(diào)運(yùn)行模式提供理論指導(dǎo)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn),在空調(diào)系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí),墻體蓄熱性能較好的2＃小室節(jié)能效果明顯。計(jì)算不同地區(qū)建筑全年空調(diào)系統(tǒng)耗電量得出,哈爾濱地區(qū)2＃小室空調(diào)系統(tǒng)節(jié)

7、能量最大,為8.79％,廣州地區(qū)最小,為2.35％。北京、烏魯木齊、重慶地區(qū)2＃小室空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能量分別為4.79％、7.27％、2.54％。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)測(cè)試和模擬計(jì)算的結(jié)果及結(jié)論,討論了如何在實(shí)際工程中合理的利用墻體蓄熱性能以達(dá)到節(jié)能效果,論文提出了一種空調(diào)間斷運(yùn)行模式的確定方法。并提出通過(guò)評(píng)價(jià)因子 S對(duì)間斷運(yùn)行模式的節(jié)能效果和室內(nèi)熱舒適性效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。此外,本論文提出利用反應(yīng)系數(shù)法求解墻體逐時(shí)傳熱量和累積傳熱量來(lái)評(píng)價(jià)墻體的蓄熱特性