太阳能富集地区居住建筑墙体节能分析与构造优化

论文摘要

太阳能属于可再生绿色能源,是“取之不尽”的能源。在太阳能富集地区建筑设计中充分利用太阳能,可以减少常规能源的使用,提高室内热舒适性,有利于节能减排工作的进行。如何在太阳能富集地区实现居住建筑墙体对太阳能更好的利用,以促进建筑节能节资,是既有学术意义又有应用价值的研究课题。本文对此进行了理论分析、实地测试和数值模拟。本文的主要工作如下:针对我国现行设计标准对于在以拉萨为例的太阳能富集地区节能建筑设计存在的不足和问题,如对于外墙传热系数的修正系数的规定不够完善等问题,提出了非平衡保温的概念、原理、和适用范围,并给出了计算非平衡保温条件下传热系数限值的原则。根据冬季现场考察测试结果,验证了拉萨强太阳辐射对建筑节能有突出的有利影响。同时,详尽分析了拉萨典型年气温和太阳辐射资料,研究了日照对采暖期能耗影响的根本因素及理论依据,并和同属寒冷区的内地典型城市西安、北京进行了对比,总结出了拉萨的气象特点和当地居住建筑不同于内地城市的热工特性。通过研究传热系数与有效传热系数之间的关系,计算得出在考虑太阳辐射的条件下等效于现有传热系数限值的非平衡保温传热系数限值。弥补现行标准不能充分反映当地气候条件的不足;打破了节能采暖居住建筑按照平衡保温设计,仅在计算耗热量指标时针对朝向修正的热工研究模式。为今后的相关研究,相关规范标准、相关设计计算起到有益的参考作用。在上述研究的基础上,对拉萨的外墙保温构造进行优化,提供非平衡保温条件下的各向外墙构造形式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 绪论
• 1.1 太阳能特点及地域分布
• 1.1.1 太阳能特点
• 1.1.2 我国太阳能资源分布
• 1.1.3 太阳能富集地区典型城市分析
• 1.2 现行采暖居住建筑墙体保温设计综述
• 1.2.1 现行采暖居住建筑墙体保温性能评定标准
• 1.2.2 现行采暖建筑保温性能评定标准的适用范围
• 1.3 太阳能富集地区采暖居住建筑执行现行标准存在的问题
• 1.3.1 现有标准存在的不足
• 1.3.2 现有标准造成的影响
• 1.4 论文研究的内容、方法和目标、意义
• 1.4.1 论文研究的内容和方法
• 1.4.2 论文研究的目标和意义
• 2. 太阳能富集地区居住建筑外墙保温设计原理
• 2.1 现行居住建筑外墙热工设计
• 2.1.1 现行居住建筑热工设计标准的制定背景及现状
• 2.1.2 现行居住建筑外墙热工设计标准的原则
• 2.2 非平衡保温的条件下外墙保温设计
• 2.2.1 非平衡保温的概念
• 2.2.2 非平衡保温的原理
• 2.2.3 非平衡保温的适用范围
• 2.3 小结
• 3. 现场测试及结果分析
• 3.1 建筑能耗实测分析的意义
• 3.2 冬季现场测试
• 3.2.1 测试条件简介
• 3.2.2 测试结果
• 3.3 测试结果分析
• 3.4 小结
• 4. 拉萨气象资料研究及其对建筑能耗影响
• 4.1 标准年气象资料研究
• 4.1.1 基础气象资料的选取
• 4.1.2 12月22日不同朝向太阳辐射当量温度计算
• 4.1.3 拉萨、西安采暖季太阳辐射量对比
• 4.2 太阳辐射对墙体的热作用原理
• 4.3 不同构造外墙太阳辐射得热对比分析
• 4.3.1 计算衰减度和延迟时间
• 4.3.2 室外计算参数的三角函数表达
• 4.3.3 谐波热作用下平壁的传热计算
• 4.4 小结
• 5. 非平衡保温传热系数限值
• 5.1 围护结构传热系数与围护结构有效传热系数
• 5.1.1 围护结构传热系数
• 5.1.2 围护结构有效传热系数
• 5.2 外墙有效传热系数求值
• 5.2.1 计算参数的选取
• 5.2.2 各向外墙有效传热系数计算
• 5.3 非平衡保温条件下各向外墙传热系数限值
• 5.4 平衡保温建筑和非平衡保温建筑的采暖期能耗对比分析
• 5.4.1 建筑热工模型的建立
• 5.4.2 1号建筑采暖期能耗计算
• 5.4.3 2号建筑采暖期能耗计算
• 5.4.4 对比分析
• 5.5 小结
• 6. 非平衡保温原则下的构造设计
• 6.1 外墙热工性能要求
• 6.2 外墙保温形式及特点
• 6.3 拉萨地区居住建筑外墙保温形式的规定
• 6.4 拉萨外墙保温性能的优化指标及外保温厚度选用表
• 6.5 小结
• 7. 结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 拉萨典型年采暖期逐日太阳辐射量计算数据
• 附录2 硕士研究生学习阶段发表论文以及获奖情况