太阳能富集区城镇居住建筑围护结构热工设计参数研究

太阳能富集地区太阳能资源丰富且朝向差异显著,本研究以城镇多层居住建筑为例,针对围护结构由保温构件提升为保温、集热、蓄热构件过程中的热工设计参数确定问题,采用敏感性分析的方法,探究了不同朝向围护结构热工设计参数对建筑热负荷的影响规律,得到了围护结构不同热工性能重要性排序为：透光围护结构保温性>透光围护结构集热性>非透光围护结构保温性>非透光围护结构蓄热性。将太阳能富集区不同朝向(东向E、西向W、南向S、北向N和屋面R)的围护结构热工设计参数(窗墙比WWR、外窗传热系数CK、外窗太阳能得热系数SHGC、非透光围护结构传热系数WK/RK和热惰性指标WD/RD)划分了3个重要等级。本研究总结出太阳能富集区居住建筑围护结构在各向异性设计原则下的综合热工设计参数,可为进一步提升建筑节能减排水平提供参考。     

青海居住建筑非平衡保温墙体内部冷凝分析

为准确分析太阳能资源丰富的青海地区居住建筑墙体构造界面冷凝结露情况,以冬至日不同朝向室外综合温度为室外计算温度,采用稳态热湿传递分层分析方法分别对青海平衡及非平衡保温设计下不同保温形式墙体构造界面进行冷凝结露研究。结果表明:平衡与非平衡保温墙体构造界面冷凝情况的主要区别在于前者南向内保温不出现界面冷凝,而后者反之。非平衡保温设计下,外保温最不易出现冷凝,内保温最易出现冷凝,南向墙体不易出现冷凝,北向墙体易出现冷凝,东、西向墙体冷凝风险介于南北向之间。青海东、西及北墙不宜采用内保温及夹芯保温,只适合外保温,南墙宜采用夹芯保温。该研究可为青海地区居住建筑围护结构防冷凝构造设计提供指导。     

被动式太阳能建筑中特朗伯墙体的研究综述

Trombe wall(特朗伯墙)是被动式太阳能建筑集热蓄热的围护结构,能够充分利用太阳能降低建筑能耗,因此受到了广泛关注。本文从理论计算、运行性能研究、CFD模拟研究、评估指标四大方面综述了近20年来与特朗伯墙相关论文的研究成果。总结了影响特朗伯墙系统运行性能的三大因素:材料(集热罩材质、墙体材质)、墙体尺寸参数(集热墙体厚度、空气层宽度、特朗伯墙体与整个南墙墙体面积之比)、建筑所在室外环境即气候特征(太阳辐射强度、室外风向风速);提出了利用CFD模拟研究时边界条件设定的注意事项。通过具体可行的结论为建筑师或相关工程设计人员在特朗伯墙设计阶段提供技术参考。     

太阳能利用型居住建筑保温设计方法及室外计算参数

西部强太阳辐射地区特殊的气候条件与采暖方式使居住建筑围护结构保温设计需求与其他城市存在差异。因此需要探究该地区城镇居住建筑围护结构实际传热特性并提出适宜的保温设计方法。本文以拉萨为例,通过气象数据分析和实地热环境测试,发现高强度太阳辐射造成的各朝向外墙受到室内外双向动态边界条件的影响表现出有差异的动态传热特性,且一维稳态传热假设不能有效反映此现象。以充分利用太阳能并准确反映围护结构实际传热过程为原则,提出一种基于动态传热假设的太阳能利用型高精度保温设计方法和能够反映真实气象特征的室外计算参数统计方法。并通过对比不同保温设计方法,发现太阳能利用型保温设计对提高围护结构热工性能与建筑节能性效果更佳。     

太阳能富集地区居住建筑非平衡保温研究——拉萨市非平衡保温传热系数限值研究

在有供暖需求的太阳能资源富集地区,由于太阳辐射强烈,居住建筑各朝向外墙,尤其是南北向外墙接收的太阳辐射量差异巨大,为了更有效地利用太阳能及降低保温成本,这种差异应表现在建筑围护结构保温设计中。本文通过对拉萨市标准年气象数据库的分析,得到了其居住建筑各朝向外墙供暖期内获得的太阳辐射量;通过对各朝向外墙有效传热系数的分析,得到了各朝向外墙净热损失比例以及基于现行传热系数限值的非平衡保温传热系数限值。新旧传热系数限值的对比证明了非平衡保温具有现实工程意义。     

被动式太阳能集热蓄热墙对室内湿环境调节作用的研究

长期以来,关于被动式采暖降温技术的研究,主要集中在不同结构、材料等对室内热环境影响的分析评价方面,而关于被动式集热蓄热墙体对室内湿环境调节作用的性能研究很少.由于外围护结构的结露现象影响建筑的寿命、室内空气品质和人体舒适性而被人们广泛关注.为了解决结露的问题,通常采用的方法是加强外围护结构的绝热保温性能或适时地进行通风换气.在我国寒冷地区,随着建筑节能相关的规范标准的颁布实施,外墙的结露问题得到了较好的解决,但外窗的结露现象依然普遍存在.本研究在两间分别采用被动式集热蓄热墙体和普通保温节能墙体的同实体大的实验房屋中,利用多点温湿度及风速的计算机巡回监测系统等,对室内外温湿度、风速、太阳辐射强度及墙体内温度等参数在采暖期进行了长期实测,并通过对大量测试数据的分析,对被动式太阳能集热蓄热墙体对室内湿环境的调节作用进行了深入地实验研究,同时对由于采用集热蓄热墙体所带来的湿环境的明显改善进行了机理分析.     

西部太阳能富集地区城镇太阳能住宅热工性能优化研究

本文从太阳能富集地区太阳能利用的角度出发,以太阳能采暖适宜区(B区)城镇住宅为研究对象,对太阳能住宅围护结构热工性能进行分析,从集热和蓄热两方面提出适宜西部地区的太阳能住宅构造措施。研究结果表明,该地区城镇太阳能住宅最适宜的窗墙比为0.46;最适宜的窗户类型为双玻中空low-e玻璃窗;最适宜的外墙构造类型为夹心保温;最适宜的保温材料及墙体材料分别为XPS、加气混凝土(B05级);最适宜的墙体厚度为300 mm。     

相变蓄能墙多因素热特性分析及优化研究

建筑围护结构的热损失是建筑内部热量散失的主要途径。与传统墙体保温材料不同,相变蓄能技术可以利用潜热蓄能达到数倍于普通围护结构的蓄热和热惰性效果。该文针对我国北方地区夏季蓄冷,利用热焓法建立相变蓄能墙体物理模型并进行数值模拟,通过蓄热量、延迟性及熔化过程3个指标为依据来分析相变蓄能墙的因素影响特性。结果表明:夏季相变材料层设置在室内侧位置更有利;随着室内对流换热系数的增大,相变材料层的蓄热量随之增大,而延迟时间减小;相变材料层存在蓄热性能最优的最佳厚度;墙体材料和厚度的选择同样起到关键性作用,墙体材料厚度越大反而越不利于相变材料的蓄热性。该文所得出的优化结论对相变墙结构的优化与应用提供参考。     

太阳能富集地区住宅建筑非平衡保温研究——拉萨市供暖期太阳辐射分析与室内热环境测试

在有供暖需求的太阳能资源富集地区,由于太阳辐射强烈,住宅建筑各个朝向外墙,尤其是南北向的外墙所接收的太阳辐射量差异很大,为了更有效地利用太阳能并降低保温成本,这种差异应表现在建筑围护结构保温性能的设计中.本文通过对拉萨市标准年气象数据库的分析得到了其住宅建筑各朝向外墙供暖季内获得的太阳辐射量.与内地城市相比,拉萨市太阳能资源丰富且朝向差异很大,非平衡保温具有一定的实际意义.另外,冬季现场测试表明无供暖建筑的南北朝向房间热环境有所不同,南向房间测试周期内基本处于人体舒适范围内,而北向房间始终偏冷,远离人体热舒适区域,有供暖需求.     

寒冷和夏热冬冷地区墙体保温对居住建筑能耗影响的异同

墙体是建筑围护结构的重要组成部分,对建筑墙体节能措施的优化研究具有重要意义,但夏热冬冷地区墙体的节能构造不能照搬寒冷地区。通过应用De ST-h能耗模拟软件对两栋代表性居住建筑进行能耗模拟,从墙体保温厚度、不同朝向墙体保温厚度、墙体保温厚度与居住建筑层数关系等方面,分析说明寒冷和夏热冬冷地区墙体保温方案对建筑能耗影响的异同。     

宁夏太阳能绿色低碳农宅的试验研究

针对目前宁夏地区农宅存在的问题,通过提高围护结构保温性能、充分利用太阳能资源、增加太阳能蓄热体系,设计出一种适合宁夏地区的农宅建造形式。对示范建筑进行了试验测试,分析了室内温度和蓄热层温度的变化,结果表明该建筑有较好的舒适性和节能效果。     

黄河淤泥承重多孔砖的节能性能研究

本文探讨了黄河淤泥承重多孔砖的围护结构热阻、热惰性和传热系数等节能保温性能评价指标,并与其他居住建筑外围护墙体进行节能保温系统进行比对分析,证明了在居住建筑中采用黄河淤泥承重多孔砖,其节能性能优于区域市场中现有的其他同类墙体材料.     

复合墙体建筑与太阳能的关系

传统建筑墙体的主要功能是承重和隔热保温。建筑物墙体综合设计应充分利用太阳能与建筑物地下的能源,尽可能使建筑物墙体具有蓄热、保温、传热和通风等功能,既美化整体建筑,又使整个建筑能耗降到最低,为人们提供更舒适的居住环境。     

寒冷地区外墙保温对建筑负荷的影响及经济保温层厚度的确定

我国寒冷地区的既有住宅建筑多属砖混结构,建筑围护结构热工性能差、墙体不保温,造成了全年采暖空调能耗居高不下。改进建筑围护结构热工性能是节能改造的关键,而外墙节能在建筑节能中占有非常重要的位置,本文采用DeST-h软件对天津市某小区的一栋住宅建筑进行能耗模拟,通过比较几组具有不同厚度保温层的外保温墙体和未保温墙体的负荷指标,分析了保温墙体对建筑负荷的影响,并确定了最佳的经济保温层厚度。     

办公建筑围护结构夜间蓄热供暖热特性研究

以上海地区某办公建筑典型房间为研究对象,探究了围护结构蓄热供暖房间动态热特性以及相关影响因素,利用热平衡法建立了蓄热供暖房间动态热过程数学模型,并进行实验验证.结果显示,增加外墙保温有利于降低建筑蓄热供暖耗热附加量与耗热附加率,但围护结构总蓄热量变化较小;随换气次数、外窗传热系数增加,建筑蓄热供暖耗热附加量与耗热附加率...     

节能建筑中应用保温砂浆的性能分析

随着环保和节能意识的增强,建筑节能正在成为世界建筑业的发展趋势,因此,建筑围护结构的绝热性能日益受到重视。保温砂浆通过改变其容重和厚度可以调节墙体围护结构的热阻,改善其热工性能,目前已成为我国重要的建筑节能技术措施之一,正在迅速发展并广泛应用工业与民用建筑中。基于保温砂浆的导热系数和蓄热系数及其大量的工程实践经验,分析了保温砂浆在我国节能建筑中应用的绝热机理和性能参数,进而综述了节能建筑对其性能的进一步要求,为拓宽保温砂浆在节能建筑中的应用范围奠定了基础。     

浅谈住宅建筑节能优化设计

对建筑屋面、建筑位置及朝向、围护结构墙体、太阳能等方面的节能优化设计进行了详细阐述,指出优化设计不仅可以缓解国家的能源问题,同时也可以促进建筑技术和建筑产业的发展,对合理利用资源,保护生态环境等方面起到一定的作用。     

实现非定常物性围护结构与基于状态空间法建筑热过程耦合计算方法研究

双层皮玻璃幕墙、种植屋面、蓄热相变墙体等新型围护结构具有良好的保温隔热、维持舒适的室内热环境的特征,其节能潜力得到了广泛的认可。随着新型围护结构方面的研究日益增多,此类技术也日益完善,在建筑中得到一些应用,因此,在建筑能耗模拟过程中需要考虑到新型围护结构。新型围护结构热(质)传递等物理过程均为非定常物性的动态热(质)传递过程,常采用有限差分法进行求解。应用有限差分法实现采用新型围护结构建筑的热过程模拟计算,存在计算量大、计算时间长等问题。为提高计算速度、保证计算稳定性,本文提出了实现建筑本体中非定常物性围护结构模拟与基于状态空间法的建筑热过程耦合计算的方法,并将此算法在建筑能耗模拟DeST软件中进行实现和案例计算及校核。     

太阳能建筑围护结构模块的能耗及效益分析

建筑围护结构是划分建筑内外空间的界面系统,是构成建筑实体的重要组成部分,其结构热工性能是影响整体能耗的主要因素之一,并在一定程度上决定了建筑的视觉印象。根据热工原理,以热阻和传热系数为衡量标准,针对西欧推广的太阳能建筑围护结构模块提出较科学的计算方法,采用Energy Plus软件对能耗进行模拟,结果表明:采用模块化太阳能建筑围护结构的制冷能耗相较普通墙体减少了14.80%,比普通围护结构(墙体、屋面)减少了20.33%,具有较好的能源效益。由分析结果可以看出:太阳能捕集装置与建筑围护结构一体化设计,既能改善住宅建筑因围护结构热工性能差而增加负荷的问题,还可以降低成本而不影响建筑材料的安装/拆除/再利用的质量,从而将建筑、技术、美学融为一体,实现太阳能建筑视觉的连续性和完整性。     

基于BIM的太阳能建筑设计探讨

以广州地区太阳能教学楼为例探讨了基于Revit和Ecotect软件的太阳能建筑设计与性能分析。首先采用Weather tool进行了广州地区的气候分析,确定了建筑最佳朝向,自然通风和保温围护结构两种被动式措施,以及建筑形体等关键参数。然后详细描述了基于Revit的太阳能建筑三维建模,通过太阳辐射量分析确定了太阳能电池板与坡屋顶一体化安装利用方式。最后输出gbXML格式文件导入到Ecotect软件进行建筑能耗与太阳能电池板发电匹配分析,表明太阳能电池板发电能较好地满足教学楼用电需求。由此可见,实现太阳能建筑设计与性能分析的一体化,可以极大地提高设计效率。