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WSAC居住建筑热响应特性的研究

作　者: 姚微
导　师: 陈滨
学　校: 大连理工大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 太阳能空气采暖建筑热响应特性建筑动态室温宏观计算模型气候适应性建筑能耗
分类号: TU832
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

长期以来,在进行采暖热负荷计算时,大多不考虑建筑物的热响应特性,室外计算温度采用当地采暖期不保证5天的日平均温度,常常使设备系统容量与实际需求存在较大误差；此外,对于太阳能空气采暖建筑或自然运行建筑,建筑物热响应特性对于全天能量平衡、抑制室温波动起着至关重要的作用。因此,对于太阳能空气采暖建筑热响应特性的研究显得十分重要。对于太阳能空气采暖建筑,影响其热响应特性的因素除内扰、外扰、建筑本身热物性外,还应考虑太阳能空气采暖系统的影响。首先,通过实验分析了太阳能空气采暖建筑冬季热响应特性,并着重研究了太阳能空气采暖系统、直接受益窗、夜间移动式保温等因素对于太阳能空气采暖建筑冬季热响应特性的影响,得到相对连续运行工况,间歇运行工况总供热量提高14.9%,室温达到峰值的时间提前40min；对于建筑面积为9m2SAHS(Solar Air Heating System)作用下的住宅建筑,SAHS供热质量流率在一定范围内增加对于夜间室温衰减速度影响不大；适当加大窗墙比能有效提高室温；采取夜间移动式保温后,室温提高了5℃左右。并且对于室外温度、建筑物壁面温度、建筑物整体得热量等影响建筑热性能的因素进行权重分析,得到了建筑内部动态室温预测公式。其次,建立了太阳能空气采暖建筑动态室温预测模型,通过Simulink编写了相应的模拟程序,并且通过实验验证了该模型的准确性。在该模型的基础上,论述了建筑热容量、屋顶蓄热层、内墙等因素对太阳能空气采暖建筑冬季热响应特性的影响,得出在室外温度在-6～0℃范围,日照时间约10h,总太阳辐照度约为16300kJ的气侯条件下,单位热质面积热容量每增加100kJ/m2.K,室内日较差降低0.71℃；实验房有无蓄热模块的工况下,室温相差1.1～2.5℃；屋顶保温对于室温的贡献更大。在该模型基础上,通过对建筑内部室温控制,建立了调控附加供热的PID程序。同时,选取了12个典型城市,比较分析了太阳能采暖建筑的区域适应性,得出在太阳热保证率较大的城市,如拉萨、银川、北京、大连、乌鲁木齐,太阳能空气采暖建筑具有一定的工程通用性。最后,针对夏季建筑过热和降温问题进行了实验研究,比较分析闷晒和日间单侧交叉通风等减少日间过热的措施,及自然单侧通风、强制单侧通风、单侧交叉通风、自然双侧交叉通风、强制双侧交叉通风等夜间通风措施,得出在风向允许时,日间室内单侧通风,夜间单侧交叉通风或自然双侧交叉通风有利于太阳能空气采暖系统夏季降温。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-20
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 自然运行建筑热响应热性的研究现状  10-15
    1.2.1 自然运行建筑热响应特性的影响因素  10
    1.2.2 自然运行建筑物热响应特性的研究现状  10-15
  1.2 自然通风降温建筑研究现状  15-17
  1.3 存在的问题及本研究的主要内容  17-20
2 建筑热响应特性研究的理论基础  20-26
  2.1 考虑冬季围护结构蓄热的传热计算方法  20-23
    2.1.1 数值分析方法  21-22
    2.1.2 热网络分析法  22-23
  2.2 数理统计基础  23-26
    2.2.1 相关性分析  23-24
    2.2.2 多元线性回归分析  24-26
3 太阳能空气采暖建筑热响应特性的实验研究  26-59
  3.1 实验概况  26-29
    3.1.1 实验概况  26-27
    3.1.2 实验工况  27-28
    3.1.3 测试方法  28-29
  3.2 冬季建筑热响应特性影响因素的分析  29-36
    3.2.1 太阳能空气采暖系统(SAHS)的影响  30-33
    3.2.2 直接太阳辐射得热  33-34
    3.2.3 夜间移动式保温  34-36
  3.3 敏感性分析  36-44
    3.3.1 权重分析  36-37
    3.3.2 冬季室温预测公式的提出及分析  37-44
  3.4 被动式降温技术对于建筑热响应特性的作用  44-57
    3.4.1 室内过热分析  44-47
    3.4.2 夜间通风的分析  47-56
    3.4.3 集热卷帘色彩的影响  56-57
  3.5 本章小结  57-59
4 太阳能空气采暖建筑的室温预测模型  59-66
  4.1 物理模型  59
  4.2 数学模型  59-63
    4.2.1 围护结构  60-61
    4.2.2 门窗  61-62
    4.2.3 集热器  62
    4.2.4 房间整体  62-63
  4.3 模型的实验验证  63-65
  4.4 本章小结  65-66
5 太阳能空气采暖建筑热响应特性的理论研究  66-80
  5.1 热容量的影响  66-68
  5.2 屋顶蓄热层的作用  68-69
  5.3 内墙的影响  69-70
  5.4 辅助热源  70-76
  5.5 区域适用性  76-79
  5.6 本章小结  79-80
结论和展望  80-82
创新点  82-83
参考文献  83-89
硕士期间发表的论文情况  89
攻读硕士学位期间参与科研项目  89-90
致谢  90-92

WSAC居住建筑热响应特性的研究

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