民用建筑围护结构动态热过程计算研究

民用建筑围护结构动态热过程的分析计算对建筑的能耗及节能评价有重要意义.结合广东地区夏季的气候特点,发展了单室建筑围护结构动态温度和传热计算的理论模型,计算中考虑太阳辐射作用,围护结构与内、外环境的对流与辐射换热,以及围护结构间的辐射换热.计算了夏季1 d中6:00～18:00时段,围护结构包括屋顶、东南西北墙体、木门及玻璃窗内、外表面的温度及热流.     

大空间建筑室内热环境CFD模拟中壁温及室温的求解

应用PHOENICS软件模拟某体育馆的室内热环境,将壁温作为模拟的第一类边界条件。建立了室内表面对流辐射耦合换热方程,着重讨论了采用表面换热分析法求解表面传热系数以求解壁温的方法。因壁温计算和室温计算互相耦合,采用迭代计算的方法求解壁温和室温。模拟计算结果与实测结果基本吻合。     

双面辐射楼板换热性能的实验研究

以重庆地区某别墅作为实验对象,供热热源采用土壤源热泵,地板辐射供暖系统采用双面辐射楼板.将上下两层的两个房间作为测试房间,对测试房间的供回水温度、流量、围护结构表面温度、室内空气温度进行实测.基于实测数据,对双面辐射楼板上下表面的辐射换热表面传热系数、对流换热表面传热系数、热流密度进行了计算.双面辐射楼板以辐射传热为主,辐射热流密度是对流热流密度的2.4倍(平均值),且上表面的辐射、对流热流密度均大于下表面.     

传热系数简单计算方法的探讨

根据建筑热工学的基本概念,传热分为导热、对流和热辐射三种基本方式。导热可以在单层平壁、多层平壁和组合壁中进行。围护结构的传热阻     

确定墙体内表面换热系数的实验方法

首次提出了用辅助变量法分析建筑墙体内表面换热过程及推导墙体内表面换热系数的实验方法。实验和预测检验表明：该方法能够真实反映墙体内表面换热过程,为确定墙体内表面换热系数找到一种实用有效的方法。     

建筑外表面换热系数取值方法对建筑负荷预测的影响

建筑外表面换热系数(α_e)受表面风速、粗糙度等因素的影响。以西安市某办公建筑为例,针对α_e取定值及采用随风速和粗糙度变化的SimpleCombined算法计算2种情况,应用EnergyPlus建筑能耗模拟软件对建筑负荷进行了数值模拟和对比分析。结果表明:采用SimpleCombined算法时的供暖期建筑累计热负荷比α_e取定值时小13.20%,空调期建筑累计冷负荷则大3.04%。为使建筑负荷预测结果更符合实际情况,结合现行工程计算特点,在运用建筑能耗模拟软件预测建筑负荷时,建议采用SimpleCombined算法计算α_e。     

建筑外表面对流换热实验研究进展

建筑外表面对流换热系数是建筑节能和城市环境模拟中的重要参数。本文首先介绍了建筑外表面对流换热系数的常用测试方法,即热平衡法和热质比拟法,分析了这些方法存在的问题。然后对比了现阶段国内外已经存在的大量的建筑外表面对流换热系数的取值方法,及近年来国内外建筑外表面对流换热的现场实测实验和模型实验研究现状,分析总结了现阶段研究中存在的问题,并对未来的研究工作做了展望。     

混凝土结构日照效应计算中换热参数的修正

日照辐射作用下换热参数的合理计算会直接影响混凝土结构温度效应分析结果的优劣。综合分析建筑和桥梁混凝土结构服役过程的实际情况,考虑风速、温差、结构朝向、所处位置等环境因素的变化,对通过试验室取得的混凝土表面对流换热、总热换热参数进行合理修正。由于风速和结构朝向是影响换热参数的主要因素,计算公式中主要针对这两个因素进行修正,提出符合实际情况的混凝土表面对流换热、总热换热参数计算公式,为混凝土结构日照效应分析中换热参数的计算提供较精确的方法。     

利用红外测温技术检测建筑围护结构的传热系数

研究目前常用的建筑围护结构传热系数现场检测方法及其存在的问题,提出一种新的检测方法。根据围护结构在一维稳态传热条件下的传热学理论,推导出围护结构的传热系数与围护结构两侧的空气温度、内表面温度以及内表面换热阻的关系。通过与现有传热系数现场检测方法的对比以及检测结果的分析可知,利用红外测温技术检测建筑围护结构的传热系数是一种经济、方便、快捷、可靠的检测方法。     

建筑外皮相变隔热研究(Ⅱ)——建筑相变隔热设计原理与方法

本文首先说明了相变隔热设计中相变温度和相变材料用量的确定原理,而后详细阐述了相变温度和相变材料用量的确定方法,最后以厦门普通屋面为例,分析说明了相变隔热设计的具体应用。实例计算结果表明:1)利用相变材料对现有围护结构进行隔热,一般只需几mm的相变层厚度,其热阻可忽略不计,相变隔热设计可基于无相变层来考虑;2)相变材料及其用量的确定与室内外热作用、围护结构构造及相变层位置有关,需通过计算选定;3)室内侧热扰(如房间通风)对围护结构外表面温度及热流影响很小,当相变材料拟置于建筑外表面时,相变温度及相变材料用量的确定可仅基于室外侧热扰考虑,相变隔热设计相对简单。     

空心砌块通风墙体二维简化传热模型研究

空心砌块通风墙体是一种新型的建筑围护结构,该结构可以利用空调系统排风、地道风或夏季夜间凉风对空心砌块墙体的空腔进行通风,实现墙体内部冷、热量的转移。该技术将热回收或可再生能源利用与降低墙体内部冷/热量结合起来,可削弱室外气候对室内环境的影响,减小墙体内表面温度的波动,从而改善人体的热舒适性。为了研究该新型通风墙体的传热特性,建立了空心砌块通风墙体的二维简化传热模型。并且在稳态情形下,计算分析了该通风墙体内表面的平均温度。还进一步研究了空心砌块通风墙体的当量热阻及其影响因素。结果表明空心砌块通风墙体能获得较低的墙体内表面温度和较高的当量热阻,同时,也降低了室内负荷。     

建筑非透明外墙面材料热工性能研究

建筑外饰面是围护结构抵御外界气候影响的第一道防线，其材料的热工性能将直接影响围护结构的热工性能。通过对围护结构传热过程的分析认为，影响外饰面材料热工性能的参数主要是表面黑度和对太阳辐射热的吸收系数。这些影响与材料的颜色、粗糙度、材质有关。用实验方法研究了北京不同墙面颜色、粗糙度、材质对墙面温度的影响，并用建筑模拟分析软件DeST分析了不同黑度和太阳辐射热吸收系数的外饰面材料对建筑能耗的影响程度。     

燃气爆炸对砖混住宅安全影响分析

随着燃气应用的普及,住宅燃气爆炸事故时有发生,文章通过某住宅楼发生燃气爆炸后的现状调查,分析了燃气爆炸的特点及对砖混结构住宅安全的影响,并提出了减少爆炸影响的防护措施,探索性提出燃气爆炸下一步研究的重点。     

模数多孔砖砌块砖的块型设计

建筑围护结构的传热阻是提高保温性能、降低采暖能耗的主要考量,对墙体砌块的设计及其砌筑时的工艺已成为保障提高建筑围护结构传热阻的关键。其中,模数多孔砌块砖型被列为国家节能墙体新材料行列,已成为住宅建筑围护结构的主要部品。     

办公建筑围护结构墙体传热性能分析

办公建筑的外围护结构型式影响能源消耗。针对外墙为干挂石材的办公建筑墙体进行热工性能分析,建立围护结构与墙体的传热数学模型,采用有限差分法进行仿真。通过监测墙体温度变化分析外围护结构传入到室内热量情况,判定办公建筑墙体围护结构的节能状况。通过采取三次样条插值环境温度函数作为有限差分法的数据,输入传热数学模型,模拟墙体的传热性能,得出如下结论:干挂石材外墙的办公建筑内墙表面温度在不同气候环境下波动不大,节能效果较好。     

Study of moisture transfer in a double-layered wall with imperfect thermal and hydraulic contact resistances

The objective of this work is to study the effect of taking into account interface contact resistance on the prediction of moisture distribution through multilayered building envelope. Therefore, two mathematical models to describe coupled heat and mass transfer in double-layered porous materials have been investigated: one that considers imperfect contact between layers and another that ignores this phenomenon. Both models are one-dimensional and were implemented using finite difference technique with an implicit scheme. Numerical results are presented in terms of moisture distribution for a double-layered wall and compared with the experimental data available in the current literature. The comparison has shown that the model that disregards interface contact resistance between layers cannot predict correctly one-dimensional heat and moisture transfer within double-layered porous materials. The sensitivity analysis of the simulation parameters and the impact of contact resistances at the whole building level are presented in detail and their effect on the whole building level was analysed. Our results suggest that the thermal contact resistance is the most influent parameter on the moisture flux across the hydraulic contact interface. On the whole building level, simulations indicate that taking into account contact resistances had a slight effect on the indoor relative humidity but a noticeable effect on heating input energy. A decrease of 10% in energy consumption is obtained when contact resistances are considered.     

武汉市住宅围护结构内表面冬季结露问题研究

在武汉市居住建筑围护结构热工设计中,存在忽略复核避免围护结构结露的最小传热阻的现象,导致住宅围护结构在冬季使用过程中内表面结露。该文根据《民用建筑热工设计规范》中规定的最小热阻计算方法,计算出武汉市建筑围护结构最小热阻,并与武汉市常见围护结构外墙热阻值进行比较评价．由此得出结论是：Ⅲ类围护结构外墙的热桥部和不采暖地下室上面的顶板处,采用I型20mm厚玻化微珠保温材料,能够使设计满足热工规范要求。此外该文的研究成果对夏热冬冷地区其他城市的住宅项目也有一定的适用性。     

新建节能建筑墙体材料层及排布对干燥过程的影响

建筑围护结构内的热湿耦合传递是一个非常复杂的过程,其研究是降低建筑能耗、评估和预防湿害、提高室内热舒适性、室内卫生及优化围护结构性能的基础。新建节能建筑墙体具有初始含湿量大的特点,若墙体湿积累过大,则容易出现墙体表面剥蚀、渗漏、发霉甚至结构出现损坏的现象。墙体干燥时,传热传质过程同时发生且相互耦合。目前相关热物性仿真软件、理论研究和设计规范主要建立在热传递的基础上,忽略了湿传递的影响,对新建建筑墙体干燥不适用。WUFI~? Pro热湿仿真软件充分考虑了材料本身含湿量、风驱雨、太阳辐射、长波辐射、毛细传输和夏季结露等典型气候的影响,实现了对自然气候条件下建筑构件非稳态热湿性能的真实计算。节能墙体多在外墙添加内外保温层来增加围护结构的传热热阻,且在保温层内外两侧分别添加隔汽层和空气层的措施来防止保温层受潮,最终提高围护结构的保温性能。为墙体美观,多在围护结构的内外两侧分别黏贴墙纸和釉面砖。采用WUFI~? Pro对北京地区2种典型的建筑墙体进行热湿耦合传递模拟,分析新建建筑墙体在不同保温层材料和位置时的干燥过程,以及保温层两侧的隔汽层和空气层、墙体两侧的墙纸和釉面砖对墙体干燥过程的影响。模拟用室外条件为北京典型气象年小时室外气象参数,室内条件设定室内冬季供暖温度T_1=20℃,夏季室内温度设计值T_2=25℃,全年平均相对湿度为50%。模拟外围护结构属于西向,墙体温湿度初始条件为:相对湿度为100%,温度为15℃。模拟结果表明:内保温层的设置非常不利于围护结构的干燥,容易在内保温层和砌块之形成湿积累,降低围护结构的耐久性;EPS、PU和XPS都能降低围护结构含湿量,但EPS更有利于墙体干燥;隔汽层和空气层的添加可一定程度上阻止保温层受潮,避免造成湿积累,进而提高围护结构的保温性能;釉面砖和墙纸的黏贴将严重延缓围护结构的干燥过程,降低围护结构的保温性能,缩减建筑构件的使用寿命。     

上海地区居住建筑外墙传热系数转换的简化方法

由于常规算法的局限性,在实际项目中换算外墙平均传热系数与外墙主墙体传热系数需要计算的工作量较大.通过统计大量的实际工程,按照一定的方法进行分类统计和分析,得到外墙热桥部分与主墙体部分所占面积比.通过公式计算将不同基层墙体条件下的外墙平均传热系数转换至外墙主墙体的传热系数.使用者只需通过简单的查表即可完成相应的转换工作,大大简化了原本复杂且耗时的计算工作,提高设计师应用围护结构节能措施的工作效率和质量.     

A new approach to compute heat transfer of ground-coupled envelope in building thermal simulation software

This study presents a new approach to compute the heat transfer of ground-coupled envelope quickly and correctly which is suitable for implementation into building thermal simulation software. The heat transfer process is decomposed into three processes which are controlled by ground-coupled envelope surface temperature, outdoor ground surface temperature and the temperature difference of ground-coupled envelope surfaces. The three processes are computed by computing one-dimensional Equivalent Slab, simplifying outdoor temperature as harmonic and computing one-dimensional Extra Partition Wall. Validation indicates that the heat flux of ground-coupled envelope surface computed by the new approach is very close to that computed by Finite Difference Method (FDM) under unsteady boundary conditions. The computing time is much less than that with FDM.