建筑能耗模拟用楼地和热桥传热计算方法研究

【摘要】： 建筑能耗模拟技术是研究建筑物围护在不同气候条件和使用状况下对建筑物全年能耗影响的有效手段。建筑能耗模拟程序都是基于建筑围护一维传热的假设而开发的,但建筑围护的某些部位的传热呈现明显的二维或三维特点,主要包括建筑物地下室和底层房间中与土层相接的围护(楼地),以及外墙、内墙、楼板、窗户等互相连接的部位(热桥);并且随着建筑物围护保温的日益加强,这些部位的传热对建筑物热环境的影响越来越大,用原有的计算一维围护传热的方法计算这些部位会带来较大误差,因此迫切需要在建筑能耗模拟程序中增加处理建筑围护二维或三维传热的功能。 在研究楼地传热计算方法时,在地下区域热物性不随温度变化的假设下,分别研究各影响因素(室外大地表面温度、室内表面温度、邻室温差)作用下楼地传热的物理现象,通过分析传热物理现象的特点,得到大地表面温度引起的室内表面附加热流、计算室内表面温度影响的一维等效平板、计算邻室传热的附加隔墙。这些结果计算速度快,并且用传统动态有限差分法程序验证了其计算精度;这些结果很容易集成到建筑模拟程序的一维传热计算体系中。 在研究热桥传热计算方法时,将其边界影响因素分为外部扰量和内部扰量两部分,外部扰量指与室外空气或邻室空气相邻的表面的温度,而内部扰量指与室内空气相邻的表面的温度;在热桥区域热物性不随温度变化的假设下,分别研究外部扰量和内部扰量作用下热桥传热的物理现象,通过分析传热物理现象的特点,得到计算外部扰量影响的一维外扰等效平板、以及计算内部扰量影响的一维内扰等效平板。求解外扰等效平板和内扰等效平板的计算速度快,并且用传统动态有限差分法程序验证了其计算精度;这些结果很容易集成到建筑模拟程序的一维传热计算体系中。 本文中楼地和热桥的研究成果为建立楼地和热桥的动态传热数据库提供了很好的理论指导。因此在本文还研究了楼地和热桥动态传热数据库的建立方法。