夏热冬冷地区太阳辐射对建筑围护结构能耗影响分析

为解决夏热冬冷地区建筑热工设计时,建筑物夏季要"挡"太阳辐射、冬季要"用"太阳辐射这一看似矛盾的问题,采用理论推导与模拟计算及实验验证的方法,以夏热冬冷气候区内典型建筑为研究对象,分析围护结构(墙体与屋顶)在不同设计参数时,其内外表面温度变化及建筑冷热负荷需求特性.研究结果表明:随着围护结构外表面材料太阳辐射吸收系数由0.9减小到0.3,围护结构外表面温度明显降低,其中外表面最高温度最大降幅20.2℃(屋顶),平均温度最大降幅6.9℃(屋顶),而内表面温度降幅不大;降低太阳辐射吸收系数,可以明显降低建筑夏季冷负荷需求,对冬季热负荷影响甚微;增大围护结构(墙体与屋顶)热阻能够降低建筑冬季热负荷需求,并且热阻与节能量近似呈线性关系,但其对降低夏季冷负荷的效果不如降低冬季热负荷明显,并且有"反节能"风险.该研究可为夏热冬冷气候区建筑围护结构的优化设计,解决夏季隔热及全年综合降低空调能耗问题提供参考.     

风速风向对上海地区建筑物南墙冬季太阳辐射得热的影响

以上海地区典型冬季气候条件为基础,考虑风速与风向对围护结构传热过程和对太阳能的实际吸收效果的影响,利用数值方法模拟了建筑物南墙在太阳辐射作用下的传热过程.结果表明,风向和风速对围护结构外表面对流换热系数、外表面温度的影响都较大,对外保温墙体的净得热和对流散热量也有一定程度影响.在南墙背风且风向斜吹(风向与南墙法线夹角为135°)时,太阳辐射净得热量最大.南墙在一天中的净得热量随着风速增大而下降,但当风速增大到3m/s后,南墙的太阳能实际吸收率不再明显下降.由此表明,尽管上海地区冬季出现大风的概率较高,但并不会明显削弱南墙对太阳能的有效吸收.     

基于标准气象日的南墙太阳辐射净得热总量预测模型研究

建筑中的能耗是我国总能耗中不可忽略的部分。为了缓解我国目前能源紧张的情况,更合理地利用能源,很有必要充分了解全年建筑围护结构净得热总量的具体情况。在南昌市全年各月标准日气象数据的基础上,利用数值模拟方法对居住建筑南墙的非稳态传热过程进行计算,分析不同月份标准气象日的南墙各典型表面的平均温度及传热量变化趋势。进而对南墙太阳辐射净得热情况进行研究,得到南墙太阳辐射净得热总量及其周期性变化模型。该模型决定系数接近于1,表明能很好地表征南墙太阳辐射净得热总量的周期性变化规律,为南昌地区建筑南墙全年传热负荷的估算提供了理论基础。     

建筑外表面对流换热系数对自保温墙体夏季净得热量的影响

以上海地区典型夏季气候条件为基础,采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟的方法分析讨论了建筑南墙在不同的太阳辐射强度作用下,建筑外表面对流换热系数对南墙吸收太阳辐射的影响。结果表明,在太阳辐射作用下,外表面对流换热系数对围护结构净得热量的影响很大。当太阳辐射强度相同时,对流换热系数为19.0 W/(m~2·K)时的南墙净得热量比8.5 W/(m~2·K)时的净得热量约少40%;若外表面对流换热系数过小,即使在阴天,围护结构的净得热量仍可能多于晴天下对流换热系数较大时的净得热量。     

夏热冬冷地区围护结构热工性能系统评价方法的研究

提出了用围护结构热工性能系统评价指标（EETP）来评价居住建筑围护结构的整体热工性能。该指标包括围护结构各传热系数、外墙和屋顶的外表面太阳辐射吸收系数、窗户的遮阳系数、太阳得热因子和建筑体型系数等各方面对围护结构保温隔热水平的影响．以长沙市为夏热冬冷地区代表,建立了EETP指标与单位体积的全年空调采暖能耗计算公式．算例表明：该评价指标算法简单准确,同一地区可以比较直观正确地反映建筑物的保温隔热水平．     

太阳辐射试验室建筑保温对空调负荷和能耗影响研究

根据某大型太阳辐射试验室的设计条件,采用计算机数值模拟方法,对建筑保温性能与空调负荷和能耗的关系进行分析,研究结果表明,由于试验灯具的发热量很大,即使在冬季工况,需要的供冷量仍然较大,而需要的加热量较小,建筑保温性能增强会使空调加热能耗减少,但却会使空调冷却能耗增加,因此盲目增加保温厚度,不仅会使建筑保温的一次投资增加,而且会使空调总能耗增加.对于所研究对象,当建筑围护结构聚氨酯泡沫保温层的厚度大于100mm时,保温层厚度增加会使空调总能耗增加,保温层的合理厚度为100mm.这些研究结果为同类建筑保温设计提供了重要依据.     

长沙地区居住建筑外墙保温层最佳厚度的研究

考虑太阳辐射对墙体传热的影响,运用P1-P2经济性模型对寿命周期内保温层最佳厚度进行了研究,并对长沙市居住建筑8个朝向和3种外表面颜色的典型外墙的保温层最佳厚度进行了计算.分析了现值因数、基层热阻和气候因素对选定的5种保温材料最佳厚度的影响,提出了根据保温材料的性价指标确定最优保温材料的方法.结果表明,膨胀聚苯乙烯由于寿命周期内的总投资现值最低,收益净现值最大,为5种保温材料中的最优材料.考虑到外墙朝向的影响,不同朝向的外墙,其保温材料宜采用不同厚度;外表面为深色的东北向外墙采用最佳厚度保温层带来的寿命周期收益最大,浅色的南墙最小.     

流场与温度场耦合作用下对传统蒙古包建筑外表面对流换热的影响

为了研究室外空气温度、风速风向和太阳辐射耦合作用对供暖期传统蒙古包建筑外表面对流换热的影响。通过采用风速仪以及遮阳与非遮阳两套系统分别对建筑外表面进行了测试。研究了室外空气温度、风速风向以及太阳辐射对建筑外表面对流换热的影响规律。实验结果表明:遮阳系统可以有效地降低太阳辐射,进而减小建筑外表面的对流换热量;同时可以看出,建筑外表面对流换热系数与当地风速呈现指数关系,对流换热系数随风速的增大而增大。研究可以为内蒙古地区传统蒙古包建筑的能耗分析,以及模拟地区风环境和热环境的边界条件提供依据。     

夏热冬冷地区办公建筑外围护结构优化组合

为合理设计建筑外围护结构,有效调整各朝向房间围护结构得热峰值时间,本研究结合计算机仿真模拟与正交试验方法,提出了一种针对夏热冬冷地区办公型建筑围护结构得热调峰优化策略。首先,建立了办公型建筑能耗仿真模型。然后,通过正交试验方法对建筑参数进行显著性分析,在此基础上得出调峰优化设计方案,并进行经济性分析。最后,通过实验台实测数据对结论的准确性进行验证。结果表明：不同朝向房间受遮阳种类、窗墙比、外墙材质等因素的影响程度有所差异;合理利用遮阳设施,设置合适窗墙比和窗户类型,能够改变房间得热峰值出现的时间和大小;建筑经该策略优化后相比于原有建筑围护结构组合经济效益良好,可降低4.9%~23%房间空调季平均冷负荷。可见该优化方法具有实际运用效果,能有效降低建筑能耗。     

空心玻璃微珠薄膜对建筑物外围护结构隔热性能的影响

分析了建筑物外围护结构采用单层玻璃、双层玻璃及其外表涂覆空心玻璃微珠(HGM)薄膜时的隔热性能,以及HGM薄膜的传热系数和隔热效率,并采用建筑能耗分析模拟软件DOE-2对其隔热效率进行计算.结果表明:在建筑物及其外窗玻璃表面涂覆HGM薄膜后,能够有效降低建筑物的室内温度;在建筑物普通外墙表面涂覆HGM薄膜后,也可降低其室内温度.     

围护结构的光学特性与建筑能耗的关系

通过对现有有关围护结构光学参数与建筑能耗关系的文献进行系统分析,得到北半球建筑最佳窗墙比与纬度的关系,给出建筑南立面和北立面最佳窗墙比的参考范围;发现在炎热地区的夏季,有色玻璃、热致变色玻璃和Low-E玻璃的节能效果很好,且Low-E玻璃对寒冷地区的冬季也有较好的节能效果;在气候炎热地区,非透明围护结构使用反射隔热涂料会大大降低全年建筑能耗,寒冷地区采用上述措施后,全年建筑能耗的减小量并不十分明显,甚至有可能加大全年的建筑能耗.文章指出围护结构传热量与得热量是各种参数综合影响下的结果,应该对各种光学参数影响下的建筑节能进行多因素分析,并且在优化光学材料的节能性能的基础上降低建筑节能的成本.     

以能耗为导向的近零能耗建筑围护结构设计参数敏感性分析

目的确定近零能耗建筑围护结构设计关键参数对能耗的影响程度、优化范围,以便于设计师在方案阶段进行建筑性能化设计,实现更好的节能效益.方法以沈阳建筑大学近零能耗居住建筑示范中心为例,建立严寒地区近零能耗居住建筑模型;以能耗值为约束目标,通过节能率及敏感性分析方法两方面对外墙传热系数、屋面传热系数、外窗传热系数及南向窗墙比等4个关键参数进行评价.结果建筑年供暖需求能耗为17. 42 kW·h/(m~2·a)、建筑全年总能耗为53. 93 k W·h/(m~2·a),设计参数对能耗的影响程度从大到小依次是窗墙比(供冷能耗),外窗传热系数,外墙传热系数,窗墙比(供热能耗),屋面传热系数.结论近零能耗建筑关键设计参数的取值应该综合考虑当地气候及技术经济条件,采用以建筑能耗值为控制目标的性能化设计方法.     

浅谈高层建筑设计与节能

叙述了高层建筑节能与气候、地理条件的关系。建筑位置、朝向是接受太阳辐射热能的关系及高层围护结构墙体的保温、隔热存在的问题及今后发展方向。     

建筑外围护结构保温隔热研究

建筑能耗在总的能耗中占有相当大的比重,建筑节能也是目前建筑界研究的热门话题。本文从建筑外围护结构入手,阐述保温、隔热基本概念转而引出建筑外围护结构所涉及的范围---墙体、屋面、门窗等,重点探讨了建筑保温、隔热所采用的方法和常用的建筑保温材料。     

浅谈北方地区节能与高层建筑设计

叙述了高层建筑节能与气候、地理条件的关系。建筑位置、朝向是接受太阳辐射热能的关系及高层围护结构墙体的保温、隔热存的问题及今后发展方向。     

节能设计在高层建筑设计中的应用

叙述了高层建筑节能与气候、地理条件的关系。建筑位置、朝向是接受太阳辐射热能的关系及高层围护结构墙体的保温、隔热存在的问题及今后发展方向。     

太阳辐射对混凝土箱梁温度效应的影响

介绍了影响混凝土结构温度效应的太阳辐射强度和太阳辐射吸收系数的一般特性.利用有限元程序进行混凝土简支箱梁的温度效应计算,分析了太阳辐射吸收系数对梁的跨中挠度变化幅度、轴向变形变化幅度以及梁内最大拉应变的影响,并给出了相应的等效温差.根据混凝土表面性状的不同,太阳辐射吸收系数在0.4~0.8之间变化.计算结果表明,太阳辐射吸收系数的变化对混凝土箱梁结构的温度变形影响明显.在工程中建议采取在混凝土表面刷浅色涂层、采用整体式定型钢模板等措施减小温度效应.     

浅谈苏锡常地区节能型建筑中窗的30年发展

随着社会经济的迅速的发展,人们迫切地要求改善建筑热环境,夏季空调制冷、冬季采暖已普遍采用,随之带来建筑能耗的迅速增加。因此,建筑节能已成为这一地区降低建筑能耗的当务之急。同时,人们对采光通风的需要也越来越得到提出和强调,而窗户能耗占其建筑的围护结构构造能耗的49%.,处理好窗的节能便在建筑的节能过程中起到了举足轻重的作用。     

南墙太阳能得热量关于室内外温度的回归分析

采用数值模拟的方法对太阳辐射作用下建筑南墙的传热过程进行模拟,分析室内外平均温差和持续日照天数对南墙太阳能得热量的影响.结果表明,室内外平均温差越小,持续日照天数越少,南墙太阳能每日实际吸收率越大.最后采用拟合的方法得出南墙太阳能每日实际吸收率与室内外平均温差和持续日照天数的回归方程,从而确定墙体每日实际吸收的太阳能,为提高负荷计算精度提供了理论依据.     

新疆地区既有农宅被动式改造与供暖初期运行效果分析

为研究既有农宅如何将外围护改造与被动式改造相结合,提升农宅太阳能的利用效率,以石河子郊区某既有农宅为例,分析农宅合理的外围护改造方案,研究农宅南墙被动式设计的最佳方案。通过改造前后的室内热环境的实验测试表明:采用提出的外围护结构改造和南墙被动式改造方案,改造后的室内温度相比改造前,提升温度可达10.9℃。供暖初期,农宅改造后的耗煤量降低至改造前的34.86%,被动式供热降低了11.85%的供暖能耗。被动式改造后的农宅具有明显的节能效果,所需维持室内温度的辅助热量大幅降低,为本地区其他农村住宅被动式改造提供了改造方案和运行经验。