夏热冬冷地区被动房能耗指标实验模拟研究

为了得到我国夏热冬冷地区被动房能耗指标及围护结构热工参数取值,以武汉地区为例,采用正交实验法,选取外墙传热系数、屋面传热系数、太阳得热系数、外窗传热系数和全热交换率等参数构建了五因素五水平正交实验方案,运用PHPP(Passive House Planning Package)软件进行夏热冬冷地区被动房建筑能耗模拟与经济成本分析,进而得到经济适用本地区的被动房能耗指标及围护结构热工参数取值范围。结果表明,我国夏热冬冷地区建筑应用被动房可以有效降低建筑能耗;夏热冬冷地区被动房能耗指标建议取值:一次能源总需求不超过120kWh/(m2·a),采暖需求不超过10kWh/(m2·a),制冷需求不超过22kWh/(m2·a);夏热冬冷地区被动房围护结构热工参数建议取值:外墙、屋面传热系数取0.20～0.25W/(m2·K);太阳得热系数取0.40～0.60,外窗传热系数取1.00W/(m2·K)。     

严寒地区节能建筑应对气候变暖的围护结构热工参数

严寒地区在未来气候变暖条件下节能建筑的设计方法对于我国建筑节能技术发展具有重要意义.以稳态传热理论为基础,提出了严寒地区节能建筑围护结构传热系数限值与气温升高的关系模型.使用该模型分析:随着气候变暖采暖能耗降低,严寒地区围护结构传热系数的要求可降低.以哈尔滨为例,结合气候模拟与动态能耗模拟技术,验证了2021-2050期间严寒地区节能建筑传热系数变化规律.依据等能耗原则,研究了外墙与窗户传热系数趋同的自保温构造体系在变暖的严寒地区的适用性.     

近窗处冬季平均辐射温度变化对PMV/PPD值影响

就严寒地区冬季外窗附近较低的平均辐射温度的变化对人体的热舒适影响进行讨论.经计算,室内距外窗0.5 m处的平均辐射温度可比空气温度低3℃;在衣物热阻较小、空气温度较低、相对湿度较低的环境下,平均辐射温度的变化,对人体的热舒适影响会较大;当PMV的绝对值大于1的时候,平均辐射温度的变化对人体热舒适影响会较为明显.     

严寒地区村镇住宅冬季室内热舒适环境研究

随着我国经济的发展、人们民生活水平的提高,人们们对住宅舒适性的要求也日益提高,日前舒适与健康已被提到了住宅设计的首位.在严寒地区,人们更加注重住宅冬季室内的热舒适问题.本文从影响热舒适环境的主要因素入手,分析严寒地区村镇住宅的特殊性,包括气候条件、地区特点、住宅现状、农民与生活习惯及火炕微热环境等;注重差异性研究,根据中西方的差异、城乡的差异,同时结合我国国情和严寒地区村镇居民的居住特点,提出适合严寒地区村镇住宅冬季室内舒适温度区间为15~18℃,为严寒地区村镇住宅节能计算、热舒适环境与绿色生态住宅的设计提供必要的理论依据.     

热桥对居住建筑外墙传热性能的影响分析

热桥的主要影响是增加了墙体局部传热．选取几种夏热冬冷地区常用外墙，分别对其平均传热系数进行计算，与主体部位传热系数进行了比较，分析了不同结构、不同外墙宽度及不同窗墙比情况下热桥对墙体平均传热系数的影响．     

不同建筑保温方案的数值模拟分析

以4种不同建筑保温体系方案为研究对象,对框架结构建筑填充墙与柱子部位形成的热桥建立三维稳态传热模型。以马鞍山市冬季室内外气候参数为计算条件,利用CFD数值模拟4种不同保温方案下的建筑外墙的温度场分布、墙体内表面热流大小,重点分析热桥对外墙平均传热系数的影响。结果表明,建筑结构自保温一体化系统具有与外墙外保温相当的保温效果;且建筑结构自保温一体化系统明显改善了现阶段自保温墙体系统存在的热桥问题,该系统中热桥引起的传热系数增加比例最小,为29.35%。     

康巴藏区传统民居冬季热环境

康巴藏区地处我国高原高寒地区,气候条件严酷,冬季御寒是当地传统民居面临的主要问题.对该区域内昌都和甘孜两地民居进行了冬季室内外热环境测试,量化了当地民居冬季热环境状态,测试表明:两地民居冬季室内热环境质量差.分析了形成原因主要是外围护结构保温性差.通过模拟分析给出了昌都地区民居外墙传热系数的优化取值.     

吐鲁番地区居住建筑室内热环境研究

吐鲁番地区夏季极端干燥炎热,为了解沙漠干旱气候下居住建筑室内热环境状况及围护结构隔热性能,对室内空气温度、相对湿度及各朝向内表面温度进行测试,并采用理论计算与数值模拟方法,对多种围护结构热工条件下太阳辐射朝向差异对建筑隔热性能影响进行分析.结果表明:吐鲁番地区居住建筑室内热环境较差,满足热舒适与湿度要求时间比分别为15.8%、22.1%.在吐鲁番地区可通过控制室内蓄热改善室内热环境,当外围护结构热阻小于0.85 m~2·K/W时,朝向差异对围护结构内表面温度影响显著,提高南向、东向围护结构热阻值可以有效改善室内热环境.为该地区建筑节能及热工设计优化提供参考.     

严寒地区建筑外窗优化设计及其保温性能研究

外窗作为建筑外围护结构中保温性能最薄弱的环节,因此对外窗进行优化设计以提高建筑外窗的保温性能具有重大意义.本文提出一种新型的软帘窗,并模拟分析软帘窗的保温性能及其对室内热环境的影响,模拟表明当软帘窗空气层厚度在2.4 mm时传热系数最低,保温效果最好,此时软帘窗的传热系数为2.14 W/(m·K),使用软帘窗可以使严寒地区农村室内夜晚温度提升10℃以上,从而能有效地改善室内热环境、提高室内人员的热舒适性.     

东北严寒地区农村住宅热环境优化设计

为提高东北严寒地区农村住宅室内热舒适水平,并降低采暖能耗,通过实地测试、软件模拟对其重要影响因素进行了量化分析,并建立了采暖能耗预测模型.采用BES-01型温度采集记录器、De ST-h软件研究了体形系数、窗墙面积比、围护结构传热系数、朝向、吸收系数、热惰性、附加阳光间、冰雪覆盖层等10项因素对农村住宅热环境的影响.实验结果表明:东北严寒地区农村住宅体形系数、窗墙面积比、围护结构传热系数与采暖能耗正相关,正南及南偏东为最佳朝向,吸收系数与采暖能耗负相关,附加阳光间能够有效改善室内热环境,冰雪覆盖层能够起到屋面保温作用,采暖能耗预测模型能够为农村居民建造节能住宅提供设计依据,研究能够引导并提升东北严寒地区农村住宅的节能设计水平.     

腹板开孔轻钢龙骨复合墙体传热性能试验

为进一步探讨优化轻钢龙骨复合墙体传热性能的有效途径,扩大其在我国寒冷地区的应用,采用热电偶测温方法进行了腹板开孔、带外保温层腹板开孔轻钢龙骨复合墙体传热性能的试验研究,重点考察了墙体的传热系数和测点温度,并与有限元建模分析所得墙体的平均传热系数和测点温度进行细致对比.结果表明:腹板开孔可以降低轻钢龙骨墙体的热损失,从而削弱龙骨所在部位的热桥效应,显著提高墙体的保温性能.两种试验方案的墙体传热系数分别为0.315W/(m2·K)、0.250W/(m2·K),可以满足我国寒冷地区居住建筑围护结构节能50%的传热系数限值要求.     

不结露条件下建筑外墙传热系数的确定及结露问题的探讨

本文在建筑物外墙内表面温度大于室内空气露点温度的条件下，对结露问题做了实质性的讨论。利用空气温度和湿度两个参数，在焓湿图上确定了保证在建筑物外墙内表面上不出现结露的空气状态点，并在此基础上导出了不发生结露条件下外墙的最大允许传热系数计算公式。     

室内温、湿度对人体热舒适和空调能耗影响的研究

以采用一次回风集中空调系统的办公建筑为例,就室内温、湿度设计参数对空调房间热舒适环境和空调系统能耗的影响进行了分析。研究结果表明,在同样的室内人体热舒适环境(等效温度)的条件下,随着室内温度的增加,一次回风系统的需冷量和总的耗能量是增加的。因此,夏季提高空调室内温度是不节能的。在相同热舒适(等效温度)条件下,要减少空调系统的冷负荷,室内设计温、湿度参数在推荐的热舒适区范围内,宜采用较大的室内相对湿度和较低的室内干球温度的组合,或采用较高的等效温度。     

湿迁移对墙体传热的影响分析

考虑温湿度对墙体材料热湿物性参数的影响,建立以相对湿度和温度为驱动势的墙体热湿耦合传递模型。在变温湿度边界条件下对墙体非稳态热湿耦合传递过程进行分析,计算得到墙体表面温湿度及热流密度,与不考虑传湿情况进行对比分析。结果表明：不考虑吸放湿时墙体内表面温度比考虑吸放湿时变化幅度大,且前者内表面平均温度与后者相差约0．9℃;因墙体内表面吸放湿作用引起的相变潜热约占总壁体传热量的27．5％,在负荷计算中不可忽略。     

相变木塑围护结构热工性能实验与数值模拟

为对相变木塑围护结构的热工性能进行研究,以相变木塑复合构件为基础制成缩尺实验箱,对箱内温度实时监测,采用辐射蓄热、对流放热的方式对相变木塑复合构件的热工性能进行了测试,得出:相变木塑墙体比普通木塑墙体有更理想的室温调节能力,光照的不足对墙体蓄、放热能力影响很大,相变木塑墙体在阴天光照条件下相比于晴天温控能力大大降低.为对相变木塑围护结构的热工性能进行改善,建立相变传热物理模型及数学模型,利用MATLAB软件进行室内温度、相变内墙与室内空气对流换热量、相变内墙表面温度的数值模拟,得出:提高材料导热系数及增大墙体对流换热强度均能改善相变木塑墙体的热工特性,随着导热系数的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至15.7℃,同时对流换热量和内墙温度增加,但增加幅度十分有限,随着对流换热强度的增加,夜间室内平均温度由15.2℃升至16.3℃,同时夜间相变墙体表面对流换热量显著增加,增加幅度明显,所以提高对流换热强度更具热工性能的改善潜力.     

Budaiwi模型的修正及实验验证

在Fourier定律和Fick定律的基础上,考虑墙体内部相变及太阳辐射的影响,以墙体中的空气含湿率和温度为驱动势对Budaiwi模型进行了修正,弥补了质传递方程中的遗漏之处。为了验证模型的正确性,建立了一个实验装置测试实际气候条件下墙体内的温度和相对湿度,并将实验结果跟模型预测结果进行了对比,模型预测结果跟试验测试结果吻合良好。室外侧分界面处的空气相对湿度平均误差为4.44%,平均温度偏差为1.31 K,室内侧分界面处的空气相对湿度平均偏差为6.3%,平均温度偏差为1.26 K。该改进模型能较精确的预测墙体内的热湿耦合迁移情况。     

夜间通风相变复合墙体动态传热模拟

为研究由相交混凝土复合墙体构造的房间在夜间通风下的热环境,利用焓法建立结合夜间通风的相变混凝土复合墙体动态传热和房间传热数学物理模型,模拟研究北京地区夏季和过渡季应用该相变复合墙体动态传热和室内热环境的时变特性.对该相变复合墙体传热的影响因素,如相变温度、相变层厚度、通风次数、通风时间以及相变层和绝热层的位置等进行优化...