基于热工性能的研究系统辨识理论的建筑物围护结构综合

论文摘要

建筑物是由多个部分组成的综合体,有墙体、窗户、门等。施工手段和水平对建筑物的保温和节能有着重要影响。目前国内外所采用的热流计法和热箱法都可以测量围护结构的传热系数,但都只是测量单一围护结构的传热系数,无法测量出经过施工后围护结构整体的实际热工性能。本文针对目前围护结构传热系数检测仪器不全面的情况,运用自动控制理论中的传递函数和系统辨识理论,通过测量建筑物围护结构的热响应特性,计算围护结构的综合传热系数,从而判断建筑物是否满足节能要求。根据系统辨识理论建立了围护结构传热过程的数学模型,为了模型求解的方便,参数模型的建立过程从各个方面进行简化,确定为单输入、单输出、线性、定常、随机系统的模型。进而推导出围护结构综合传热系数的表达式。由于试验条件所限,试验在“试验小室”中完成,待辨识对象用石膏板和大芯板代替墙体,输入量是激励热源的功率,输出量是“试验小室”的室内外温度差。研究结果表明模型辨识输出值与实测输出值吻合较好,证明建立的模型是可靠的。为了进一步证明辨识方法的可靠性又用了热流计法进行试验,计算综合传热系数。对比两种方法的计算结果,表明对于单一围护结构而言,辨识方法获得的传热系数与热流计法测得的传热系数误差最大只有2.27%,具有较高的精度。鉴于此,可以确定基于系统辨识理论的围护结构综合传热系数的测试方法可以直接推广于工程实际。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 我国建筑能耗状况
• 1.1.2 围护结构的保温隔热在建筑节能中的作用
• 1.1.3 研究课题的提出
• 1.2 国内外的研究现状
• 1.2.1 国内现有围护结构传热系数现场检测方法
• 1.2.2 国外围护结构传热系数的检测方法
• 1.3 现有围护结构传热系数检测方法存在的问题
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第二章 围护结构传热过程系统辨识模型
• 2.1 系统辨识的基本概念
• 2.1.1 系统与模型
• 2.1.2 系统辨识概述
• 2.1.3 系统的数学模型
• 2.2 参数估计的最小二乘法
• 2.2.1 最小二乘估计
• 2.2.2 最小二乘估计的改进
• 2.3 围护结构传热过程动态数学模型的简化
• 2.3.1 模型的简化
• 2.3.2 对“噪声”的考虑
• 2.4 围护结构传热过程辨识离散数学模型
• 2.5 围护结构综合传热系数的推导
• 2.6 本章小结
• 第三章 围护结构综合传热系数检测系统
• 3.1 实验测试对象
• 3.2 实验仪器布置
• 3.2.1 激励热源的布置
• 3.2.2 温度测点的布置
• 3.2.3 围护结构热流测试仪器布置
• 3.3 计算机数据采集系统
• 3.3.1 计算机数据采集硬件
• 3.3.2 计算机数据采集软件
• 3.4 本章小结
• 第四章 墙体综合传热系数测试的实验结果与数据分析
• 4.1 系统辨识方案的设计
• 4.2 试验数据的处理
• 4.3 应用matlab 进行系统辨识的流程
• 4.3.1 数据的导入
• 4.3.2 数据的预处理
• 4.3.3 模型类、估计方法和模型阶次的选择
• 4.3.4 辨识参数辨识结果
• 4.3.5 模型的检验
• 4.4 系统辨识方法检测的综合传热系数与热流法的对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢