黄土高原地区典型农村住宅能耗特点和节能途径研究

论文摘要

我国是一个能耗大国,其中建筑能耗占能源消耗总量的30%左右,是能源消耗的重要方面,建筑节能已经成为贯彻国家可持续发展战略的重要组成部分。随着“建设社会主义新农村”政策的实施,寒冷地区农村经济得到了很大程度的提高,住宅建设也进入了一个快速发展的时期。但多数农村住宅只是片面强调增大建筑面积和降低建筑造价,忽视了建筑节能,致使建筑围护结构保温水平过低,建筑运行陷入了高消耗、低舒适的恶性循环。因此探讨农村住宅建筑的能耗特点和节能途径,对降低我国建筑的能耗具有重要意义。本文借助红外热像仪和水银温度计对陕西杨凌示范区及陕北延川的典型农村住宅进行了检测,分析了农村住宅的热工缺陷;针对窑洞和平房两种西北农村常见房屋型式,采用ADINA有限元软件进行了二维温度场模拟,分析了建筑物热量传递的主要途径和能耗特点;比较了七种不同的墙体材料组成的外墙的温度场变化特性,推荐提出具有较好保温隔热性能的墙体类型,并对新型节能材料——草砖在农村住宅的应用前景进行了分析,探索农村住宅节能的新途径。论文主要成果如下:（1）通过使用红外热像仪对杨凌及延川地区部分房屋进行温度检测,由温度分布图可以看出:建筑物中存在有由热工缺陷造成的气密性不良、漏气、热桥等现象的部位与正常部位存在着明显的温度差异,由此形成的温度场分布也截然不同,通过红外热像仪可以快速直观地分辨并显示出来,由此可以证明红外热像仪是进行建筑物节能效果检测的有效手段。（2）通过ADINA有限元软件对窑洞及平房进行温度场的二维模拟,可以看出:同等厚度的材料,当其两侧赋予相同的初始温度及传热条件时,导热系数小的两侧温度变化较小;外墙和窗户是建筑物与外界进行热量传递的主要途径。（3）通过对七种不同材料建造的外墙进行二维温度场模拟,可以看出:草砖具有最好的保温隔热性能,其次为加气混凝土砌块+YT、粘土砖+水泥砂浆+YT、加气混凝土砌块外保温（XPS）。实际应用中应优先选用混凝土空心砌块、加气混凝土砌块等导热系数小的砌块;其次,应尽量选择外墙外保温的复合墙体。（4）草砖建筑是集环境、经济和社会效益于一体的节能高效建筑,并且在广大西北农村地区有良好的应用前景,应加速草砖建筑的推广。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国外建筑节能发展现状及实例
• 1.2.1 发展现状
• 1.2.2 德国节能建筑设计方法与实践
• 1.3 国内建筑节能发展现状及存在的问题
• 1.3.1 发展现状
• 1.3.2 实例
• 1.3.3 存在的问题
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 利用红外热像仪进行测量分析
• 2.1 红外热像仪的相关理论
• 2.1.1 红外热像技术的发展史
• 2.1.2 红外热像仪的应用现状
• 2.1.3 实验原理
• 2.1.4 红外热像仪的优点
• 2.1.5 红外热像仪在建筑节能检测中的应用
• 2.2 利用红外热像仪检测
• 2.2.1 实验目标及内容
• 2.2.2 仪器技术规格
• 2.2.3 实验说明
• 2.2.4 热工缺陷测试
• 2.2.5 对室内温度进行检测
• 2.3 小结
• 第三章 典型农村住宅的温度场模拟及分析
• 3.1 传热学理论基础
• 3.1.1 导热过程的初始与边界条件
• 3.1.2 对流换热问题
• 3.1.3 二维对流问题的控制方程
• 3.1.4 对流传热传质过程的描述
• 3.2 两种农村房屋住宅的温度场模拟及分析
• 3.2.1 冬天窑洞室内温度场模拟及分析
• 3.2.2 夏天平屋顶建筑室内温度场模拟及分析
• 3.2.3 比较分析窑洞与平房的共同之处
• 3.3 小结
• 第四章 不同类型材料墙体隔热效能模拟与分析
• 4.1 墙体类型与主要材料
• 4.1.1 墙体材料
• 4.1.2 墙体类型
• 4.2 不同类型外墙隔热效能的数值模拟分析
• 4.2.1 粘土实心砖加水泥砂浆抹灰
• 4.2.2 粘土实心砖外墙外保温（膨胀聚苯乙烯板EPS）
• 4.2.3 草砖墙
• 4.2.4 其它四种墙体
• 4.3 比较分析得出最保温的墙体类型
• 4.3.1 保温效果好的评判标准
• 4.3.2 以下将七种墙体类型分类进行比较
• 4.4 不同种类墙体材料对房屋整体温度的影响分析
• 4.5 小结
• 第五章 草砖建筑在西北地区农村住宅中的应用前景
• 5.1 西北农村住宅建筑现状
• 5.2 草砖建筑的特征
• 5.3 草砖建筑在西北农村地区的适用性
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 作者简介