墻體蓄放熱特性及其對建筑能耗影響的研究.pdf

1、建筑運行能耗在我國巨大的能源總消耗中占的比例很高。研究建筑自身特點,最大可能的利用自然條件來營造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境是建筑節(jié)能工作研究的重點。建筑墻體可以儲存熱量,經(jīng)過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,通過設置合理的采暖空調(diào)設備運行模式,有效的降低建筑運行能耗。
　　本文從探究墻體蓄熱性能對傳熱過程的影響機理展開研究工作,梳理了墻體非穩(wěn)態(tài)傳熱的計算方法,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)、延遲時間、蓄熱系數(shù)和熱惰性指標等各表征參數(shù)之間的相互關系及它們對墻體傳熱過程的影響。在對墻體蓄熱性能的本質(zhì)有一定的認識后,本文設置不同蓄熱性能的墻體通過實驗測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,分析了墻體對溫度波的衰減和延遲作用,并且測試研究了夜間通風對墻體蓄熱性能的影響。研究發(fā)現(xiàn),室外空氣綜合溫度對墻體外表面溫度變化影響較大,而室外空氣干球溫度對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)時刻存在時間延遲。1號小室和2號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小時左右。就墻體內(nèi)、外表面溫度而言,1號小室西墻內(nèi)外表面溫度最大值之差在12~13℃之間,其時間延遲在6~7小時。而2號小室墻體內(nèi)外表面溫度最大值之差為24~25℃,時間延遲6小時左右。蓄熱性能更好的2號小室墻體衰減倍數(shù)更大,但是其延遲時間較短。此外,通過對小室夜間通風的實驗研究發(fā)現(xiàn),在夜間通風情況下,2

4、號小室更能體現(xiàn)出其蓄熱性能的優(yōu)勢。即夜間通風時2號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號小室墻體內(nèi)表面溫度的差值變大。但是,與夜間不通風階段一致的是1、2號小室墻體對溫度波時間延遲的作用差別仍然不明顯。而且研究結(jié)果還表明夜間通風僅僅是加強了夜間散熱的作用,而對白天墻體蓄熱階段的影響較不明顯。此外,1號小室在夜間通風階段墻體內(nèi)表面溫度最大值出現(xiàn)時刻比不通風階段提前2小時,而2號小室在夜間通風階段墻體內(nèi)表面溫度

5、最大值出現(xiàn)時刻比不通風階段提前1小時。說明在時間延遲方面,1號小室墻體的蓄熱性能對是否通風的敏感性更強?？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)揮作用時不僅受室外空氣溫度和太陽輻射情況的影響,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,相同墻體表現(xiàn)出的蓄熱性能(即對溫度波的衰減和延遲效果)不同。
　　本文在實驗研究的基礎上,通過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、無冷源情況下不同地區(qū)建筑墻體蓄放熱特性,通過對逐時導熱量、蓄熱量及累積導熱量、蓄熱量的分析探究氣象條件對墻體蓄放熱特性的影響,并分析位于不同地區(qū)的建筑墻體對室內(nèi)熱環(huán)境影響的差異。其次,在模擬建筑中設定空調(diào)系統(tǒng),計算分析墻體蓄熱量、房間逐時冷負荷和建筑全年能耗情況。為間斷空調(diào)運行模式提供理論指導。通過分析發(fā)現(xiàn),在空調(diào)系統(tǒng)連續(xù)運行時,墻體蓄熱性能較好的2＃小室節(jié)能效果明顯。計算不同地區(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)上述實驗測試和模擬計算的結(jié)果及結(jié)論,討論了如何在實際工程中合理的利用墻體蓄熱性能以達到節(jié)能效果,論文提出了一種空調(diào)間斷運行模式的確定方法。并提出通過評價因子 S對間斷運行模式的節(jié)能效果和室內(nèi)熱舒適性效果進行綜合評價。此外,本論文提出利用反應系數(shù)法求解墻體逐時傳熱量和累積傳熱量來評價墻體的蓄熱特性