重庆地区墙体蓄热特性等级划分及其影响因素研究

摘要

墙体本身是一个蓄热体，白天储存热量，夜晚释放热量。如果将其充分利用，能很好的实现建筑节能。目前，国家规范里热工特性指标有传热系数 K和热惰性指标D。两者分别对稳态传热和蓄热都做出了限定。虽然D值直接影响建筑采暖空调房间冷热负荷的大小，但是完全以D值来评定围护结构蓄热特性是不全面的，会阻碍轻质保温材料的使用。因此，需要引入更多其他的指标来反应这种差别。本文提出用墙体热流衰减倍数来表征墙体蓄放热特性。
　　目前，尽管有大量的学者对墙体蓄热特性做了大量的研究，但均还在定性讨论上，并且没有结合各地区气候条件及实用材料，给出定量的建议。本文调研了重庆地区墙体常用材料及构成，调查样本共203份，其中公共建筑89份，居住建筑114份。统计结果表明：公共、居住建筑常用主砌体材料分别有10、11种；公共建筑常用墙体保温材料15种，其中外保温比例为66％，内保温比例为3%，自保温比例为31%；居住建筑典型墙体材料10种，其中外保温比例为74%，自保温比例为26%。公共建筑墙体传热系数范围为[0.3,1.51]，热惰性指标范围为[2.2,5.46]；居住建筑传热系数范围为[0.33,1.11]，热惰性指标范围为[2.42,4.85]。
　　笔者通过实测得到晴天、阴天、雨天三种天气状况下的室内外参数和墙体表面温度。利用能耗模拟软件Energyplus进行了对应气象参数下的模拟计算。比较结果显示，实测墙体表面温度与模拟值相对误差小于5%，墙体表面热流计算值与软件模拟值相差小于4w/㎡。模拟计算与实测结果能够很好吻合，即用Energyplus软件模拟墙体蓄热特性的结果具有可靠性。
　　本文论述了热流衰减倍数作为墙体蓄热特性评价因子的合理性，并从数值上对墙体热流衰减倍数进行等级划分。公共建筑按墙体热流衰减倍数共分为五级。居住建筑按热流衰减倍数分为四级。各等级区间选取一种墙体构造作为代表，将其室内热舒适水平及单位面积全年制冷制热量作为蓄热特性评价标准。模拟结果显示，公共建筑和居住建筑热流衰减倍数最优区间分别为[0.2,0.3)、（0.2,0.3）。
　　为了探讨室外气象参数、墙体本体物性参数、室内热源对墙体热流衰减倍数的影响，本文选取12个因素探究各因素对墙体热流衰减倍数的影响规律。其中与热流衰减倍数成正相关的因素有：室外空气温度、墙体材料密度、室内人员密度、照明功率、电器功率；与热流衰减倍数呈负相关的因素有：太阳辐射强度、比热容、导热系数；与热流衰减倍数呈非线性关系的因素有：室外空气湿度、墙体材料厚度、墙体外表面反射率。向东朝向墙体热流衰减倍数最大，北向及南向居中。在实际工程中，需结合当地气象参数，调整墙体本身热物性参数，在满足室内热环境要求的情况下，最大程度实现建筑节能。

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1 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2墙体蓄热热性的研究历史与发展

1.3课题研究的主要内容及预期成果

2 调查统计及现状研究

2.1调查样本及结果

2.2重庆地区墙体构造原则

2.3本章小结

3 重庆地区墙体蓄热特性评价

3.1蓄热特性评价因子及等级划分标准

3.2墙体蓄放热参数计算方法

3.3墙体蓄放热参数计算结果及蓄热等级划分

3.4本章小结

4 实验研究与分析

4.1实验目的

4.2实验平台设计与构造

4.3实验及模拟结果对比分析

4.4本章小结

5 墙体蓄热特性评价

5.1建筑模型

5.2蓄热特性评价

5.3本章小结

6 墙体蓄热特性影响因素研究

6.1墙体蓄放热特性的室外扰量

6.2本体对墙体蓄放热特性影响

6.3墙体蓄放热特性的室内扰量

6.4本章小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2展望

致谢

参考文献

附录 A. 本人在攻读学位期间主要参与的工程及项目