北京建筑常用外墙饰面材料综合热工性能研究

摘要

建筑外墙饰面是围护结构抵御外界气候影响的第一道防线，围护结构最终要通过它完成与外界气候的热交换。它们的材质、颜色、表面粗糙度等所表现出的热工性能都直接影响到建筑物的保温、防热、能耗、室内热舒适度、以及室外生态热环境。 北京地区属于寒冷地区，冬季寒冷、夏季炎热、空气干燥。其建筑热工设计要求是应满足冬季保温要求，部分地区兼顾夏季防热。因此建筑外墙饰面材料的选择既要考虑冬季保温得热、又要考虑夏季防热散热，既要考虑对室内热舒适性和节能效果的影响，又要考虑对室外生态热环境的影响。这些要求既有相同性，又有矛盾性。探索如何设计建筑外饰面材料，适应北京地区的气候特点，协调这些矛盾满足上述功能，获得最好的节能效果和最佳的生态环境效应。这正是本论文的研究目的。 然而长期以来一直对建筑外饰面材料如何影响建筑热工性能缺乏系统研究，缺少可行的热工性能评价指标和设计依据。针对上述现状，本文进行了以下研究。 通过文献综述和实地调研，综合分析了北京地区外墙饰面材料使用现状，从中筛选出目前大量使用的不同颜色和粗糙度的瓷砖和涂料进行重点研究。 通过对外墙饰面材料基本热工性能及其影响因素进行的理论分析，认为表面黑度ε、太阳辐射热的吸收系数ρ。是影响外饰材料热工性能的最主要热特性参数。外饰材料表面温度是直接反映其对室内外热环境影响程度的最主要参数。因此本文首次针对目前常用的涂料、瓷砖等外饰面材料，较系统地研究了外墙表面材料的热特性参数黑度ε、太阳辐射热的吸收系数ρs。获得了较系统的材料参数值，并与建筑物理教材所提供的参数值进行了比较分析。然后通过大量的外墙表面温度现场实验，研究了不同材质、不同颜色对表面温度的影响，研究了建筑外墙面温度不同朝向和高度的分布规律；通过制作实验墙面和实验试块研究了外墙面表面温度随时间的变化规律。 另外，为分析冬夏两季外墙面热工性能对室内外热环境的综合影响效果，本文选用DEST-h模拟软件建立建筑模型，分析研究了不同外墙面材料对建筑能耗的影响。 最后，根据以上的研究成果，提出从优化热工性能的角度选用外墙饰面材料的原则和方法。 本文的研究成果为外墙饰面材料的热物理特性研究提供了参数依据，为优化外墙饰面材料以改善建筑热工性能提供了理论依据，为建筑设计中外墙饰面材料的选择、准确预测不同外饰面的建筑能耗提供了方法指导。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 引言

1.1 论文研究背景

1.2 论文研究目的与意义

1.3 文献综述

1.3.1 国内外研究综述

1.3.2 国内外研究现状

1.3.3 总结与评价

1.4 课题研究内容及方法

1.4.1 研究内容

1.4.2 “理论-实验-计算机模拟”相结合的研究方法

第二章 外墙饰面材料研究样本选择

2.1 常用外墙饰面材料的基本类型

2.2 北京市外墙饰面材料使用情况调研分析

2.3 外墙饰面材料研究样本选择

第三章 外墙饰面材料基本热工性能及其影响因素理论分析

3.1 外墙饰面材料热工性能对室内热环境的影响

3.1.1 对冬季采暖房间室内热环境的影响

3.1.2 对夏季房间室内热环境的影响

3.2 外墙饰面材料热工性能对室外热环境的影响

3.3 外墙饰面材料热工性能的研究参数选择

第四章 外墙饰面材料热工性能实验研究

4.1 不同外墙饰面材料热工性能参数实验研究

4.1.1 外墙饰面材料热工性能参数实验研究过程简介

4.1.2 不同外墙饰面材料参数ε和ρs测试及分析

4.1.3 不同外墙饰面材料ε和ρs测试结果与建筑物理教材的比较

4.1.4 结论

4.2 不同外墙饰面表面温度现场实验研究

4.2.1 实验仪器及方法介绍

4.2.2 冬季测试结果及分析

4.2.3 夏季测试结果及分析

4.2.4 结论

4.3 不同外墙饰面表面温度随时间变化规律实验研究

4.3.1 综合实验楼南向实验墙面表面温度变化规律研究实验

4.3.2 加气混凝土试件表面温度连续变化规律研究实验

4.4 建筑外墙饰面温度分布规律实验研究

4.4.1 测试仪器及方法

4.4.2 测试结果及分析

第五章 外墙饰面材料热工性能对建筑能耗的影响研究

5.1 利用预设参数值进行的能耗模拟

5.1.1 建筑模型以及模拟参数设置介绍

5.1.2 不同参数外饰面材料对建筑能耗的影响比较

5.1.3 结论分析

5.2 利用已测试件参数值进行的能耗模拟

5.2.1 建筑模型以及模拟参数设置介绍

5.2.2 不同参数外饰面材料试件对建筑能耗的影响比较

5.2.3 结论分析

第六章 结论与展望

6.1 外墙饰面材料综合热工性能

6.1.1 材料基本热工参数

6.1.2 外墙饰面温度的影响因素及其变化规律比较

6.1.3 外墙饰面能耗比较

6.2 对外墙饰面材料设计的指导意义

6.3 研究前景展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及参与科研情况

附录