亚热带非透明围护结构传热的卷积计算分析

作     者：曾慧盛 

作者单位：暨南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：唐坚

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：亚热带地区 非稳态传热 围护结构传热 卷积计算分析 

摘      要：在建筑能耗中,建筑围护结构的耗热量占了主要部分,因此对建筑围护结构传热的研究得到越来越多人的重视。在亚热带地区的代表性城市广州,其气候特征是典型的夏热冬暖,该地区的建筑围护结构主要满足隔热性能的要求。因此,研究夏热冬暖地区建筑围护结构在夏季非稳态传热过程和传热特性,对于该地区的建筑节能具有重要意义。以往多采用实验与模拟法来研究非透明围护结构的隔热性能,通过实验和模拟得出的结论是离散而非连续的,无法深入研究各个隔热性能变量对于室内温度的影响。本论文的研究针对以往研究的不足,创造性的提出了构造实际工况隔热性能基于响应函数非稳态计算。为了研究外保温、自保温以及保温层厚度变动的两种内保温共四种不同保温构造下的房间室内温度变化排序。首先对围护结构的衰减和延迟两大特性进行研究。接着采用非稳态卷积计算分析法对四种不同构造墙体的室温极大值进行排序,对于非稳态卷积计算分析法:建立四种不同隔热构造的的六面体框架,并求得这四种不同构造的外扰热激励(气温与辐射当量温度)的单位脉冲函数及其响应函数,然后将外扰热激励函数与其对应的单位脉冲响应函数进行卷积,用Maple软件绘制出外扰热激励作用下的卷积函数图像,观察函数图像可以得出四种不同构造的极大值排序。最后,采用实验及模拟法加以验证,可以得到实际工况下四种不同构造的极大值排序。通过研究得出如下结论:(1)对四种不同构造墙体衰减与延迟的数值进行对比研究,得到保温优劣性能排序为:构造b1构造a构造b2构造c(2)实际工况室温实测极大值排序为“构造c构造b2构造a构造b1,这一结果与非稳态卷积计算室温排序一致。(3)实际工况及非稳态卷积计算均表明:随着内保温构造层厚度变量变化,60mm内保温“构造b2保温性能劣于外保温“构造a;但当内保温构造层增厚到120mm(构造b1)时,保温性能优于外保温“构造a。实际工况及非稳态卷积计算均表明不能简单判断“内保温和“外保温构造性能孰优孰劣,非稳态卷积计算能较好的连续描述及预测随构造层次变量变化的实际工况保温构造性能及排序。