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《哈尔滨工业大学》 2007年
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复合墙体热工特性与能耗分析

王海燕  
【摘要】: 能源与环境问题是当今世界各国面临的重大社会问题。建筑节能是解决能源问题的重要途径。采用复合墙体是建筑节能最主要的举措之一。复合墙体热工特性与能耗分析是建筑节能理论研究的基础。 复合墙体热工特性与能耗分析,并不是很新颖的研究课题,却一直是很长久的研究课题。本文拟在前人的基础上,从理论分析的角度出发,结合计算软件模拟与能耗实测,对复合墙体热工特性和建筑能耗分析的研究做出有益的补充与完善。主要工作为: (1)引入相似理论来进行复合墙体的非稳态导热研究,给出算例验证所提出的理论方法的正确性。给出任意第一类边界条件下复合墙体非稳态导热温度场的解析解。引入格林函数来诠释复合墙体的非稳态导热,导出复合墙体的格林函数并阐述格林函数的物理意义。 (2)提出反映复合墙体各层材料排列次序的热结构因子的概念,应用热结构因子来描述分析复合墙体的热工特性。热结构因子作为评价复合墙体热工特性的参数之一,能进一步完善对复合墙体热工特性的描述。结合严寒地区两个主要城市的气象条件,计算得出八种节能复合墙体的热结构因子的大小,然后应用软件模拟验证热结构因子对采暖能耗的影响,为复合墙体热工特性的定量描述及建筑能耗分析研究提供另一途径。 (3)对严寒地区节能建筑进行采暖季能耗模拟,与实际能耗测试结果进行验证与对比分析。进一步以降低能耗为目标,在等舒适的前提下总结了优化节能建筑围护结构的基本思想。针对目前行为节能提出了不同房间温度模式对采暖能耗的影响。根据实测数据提出对该软件模拟结果进行修正的可行性方法,提高该软件的实际应用价值。 (4)完成对严寒地区居住节能建筑采暖季的逐日采暖能耗与逐时温度场的精确测试与分析,是国内目前较完整与真实的一套建筑能耗实测数据。根据测试数据,总结出采暖季逐日采暖能耗的变化特点及启停采暖系统后房间温度场的变化规律,分析太阳辐射在关闭供热系统后对房间温度变化的影响,分析户间传热对各户采暖能耗的影响。根据实测结果对节能建筑与热用户的采暖能耗指标进行了线性回归。最后,对测试结果进行了误差分析。 本文引入相似理论来解决复合墙体的非稳态导热研究问题,提出采用格林函数来诠释复合墙体的非稳态传热;提出并应用反映墙体各层材料排列次序的热结构因子来完善墙体热工特性及能耗分析;应用能耗分析软件进行能耗模拟;进行节能建筑采暖能耗的现场测试研究分析,其研究结果对为指导与实施目前建筑节能的研究与发展,具有一定的参考价值。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU111.4

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