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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

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东华大学学报（自然科学版） 2019年第2期45卷 301-305,312页

作者：郭文君李贺张红婴亢燕铭钟珂东华大学环境科学与工程学院上海201620 江西理工大学建筑与测绘工程学院江西赣州341000

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... 详细信息

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。

关键词：建筑南墙对流换热系数太阳辐射表面温度净得热量

建筑外表面对流换热系数对自保温墙体净得热量的影响

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建筑外表面对流换热系数对自保温墙体净得热量的影响

作者：郭文君东华大学

学位级别：硕士

随着中国经济的发展、城镇化进程的加速以及人民生活水平的不断提高,建筑能源的需求量也越来越大,尤其是采暖和空调,预计建筑能耗占社会总能耗的比例将增长到30%,建筑能源的使用情况备受社会的广泛关注。减小夏季通过墙体传入室内的太... 详细信息

随着中国经济的发展、城镇化进程的加速以及人民生活水平的不断提高,建筑能源的需求量也越来越大,尤其是采暖和空调,预计建筑能耗占社会总能耗的比例将增长到30%,建筑能源的使用情况备受社会的广泛关注。减小夏季通过墙体传入室内的太阳辐射量对于建筑节能具有重要意义,在已有研究中,主要集中在改善围护结构自身热性能以达到减少围护结构吸收太阳能的目的,如新型墙体结构材料的研发和改进,围护结构外饰面材料等。实际中,辐照到建筑围护结构外表面的太阳能传入墙体内部的热量,不仅受上述墙体本身性能的影响,还受到表面对流换热系数的显著影响,而对流换热系数因建筑群布局和背景风场的不同可能在较大范围内变化,为此,本文以上海地区典型夏季气候条件为背景,研究建筑外表面对流换热系数对南墙吸收太阳辐射的影响,以便为建筑布局在建筑节能中可能发挥的作用提供理论依据。本文以自保温外墙的普通居住建筑中间层中间位置房间为研究对象,采用计算流体动力学(CFD)数值模拟的方法对围护结构传热过程进行动态模拟,分析在不同的天气条件(晴天、少云、多云、阴天),实际传入南墙内部的太阳能受外表面换热系数的影响效果。研究结果表明,在太阳辐射作用下,建筑外表面对流换热系数对围护结构吸收太阳辐射热量的影响很大。由于墙体只在白天吸收太阳辐射,而对流换热全天都在进行,故墙体的得热量受对流换热系数的影响特征在昼夜呈现出了不同的规律。墙体外表面与空气的对流换热系数增大时,能够大幅减少夏季由于太阳辐射而增加的墙体净得热量。结果表明,当在同一太阳辐射强度状态下,外表面对流换热系数为19 W/(m·K)时的南墙净得热量比8.5 W/(m·K)(对应静风条件或建筑群气流不畅的情况)时的净得热量约少40%,这意味着,在夏季,即使是在太阳辐射强度小的阴天,如果建筑群气流不畅,将导致围护结构与周围空气的对流换热量少,仍可能使墙体实际吸收的太阳辐射热量大于晴天情况下的得热量,这些热量积聚在墙体中,将引起围护结构冷负荷增加。能够在夏季形成建筑群内部良好通风环境的建筑布局形式,可以大幅度减小墙体对太阳辐射的实际吸收量,从而实现建筑节能。

关键词：建筑南墙对流换热系数太阳辐射表面温度净得热量

风速风向对建筑物南墙冬季太阳辐射净得热量的影响

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风速风向对建筑物南墙冬季太阳辐射净得热量的影响

作者：陈文超东华大学

学位级别：硕士

在建筑供暖能耗中,仅通过外墙造成的能耗约占50%。不仅围护结构保温是建筑节能的重要组成部分,建筑外围护结构冬季吸收太阳辐射的净得热量也是影响建筑节能的关键因素。不同保温形式通过影响建筑外围护结构的外表面温度,影响墙体吸收太... 详细信息

在建筑供暖能耗中,仅通过外墙造成的能耗约占50%。不仅围护结构保温是建筑节能的重要组成部分,建筑外围护结构冬季吸收太阳辐射的净得热量也是影响建筑节能的关键因素。不同保温形式通过影响建筑外围护结构的外表面温度,影响墙体吸收太阳辐射实际得热量和建筑节能效果。辐射到建筑外围护结构的太阳能,一部分通过对流换热散发到大气中,剩余部分传入墙体内部,这部分热量才是墙体实际吸收的太阳能。墙体表面对流换热过程受到风速、风向、室内外温度、室外太阳辐射等因素的影响,其中风速和风向决定了室外对流换热系数。为此,本文采用CFD数值模拟,研究了以上海为代表的长江下游地区,风速、风向对不同保温形式建筑南墙实际吸收的太阳辐射热量的影响。通过分析墙体内温度场及墙体吸收太阳辐射能随时间的变化规律,计算了不同工况在连续日照情况下,墙体的太阳辐射净得热量随连续日照天数的变化。本文还进一步比较了风速和风向两者影响南墙冬季太阳辐射净得热量的程度,并讨论了长江下游地区5个典型城市的太阳辐射净得热量。结果表明,随着日照天数的增加,内保温南墙外表面温度日变化先周期上升后达到周期稳定,而外保温南墙外表面温度日变化基本不随日照天数变化。另外,风速越大,南墙太阳辐射净得热量越小。南墙为迎风面时,墙体表面对流散热量远大于南墙为背风面时的情况,进而太阳辐射实际得热量比南墙为背风面时的情况小。风向、风速都会影响到南墙冬季太阳辐射净得热量,其中前者的影响远大于后者。这使得风向风频相近的地区南墙净得热量相近,但风速接近的地区净得热量却不一定相近。通过对长江下游地区5个典型城市的南墙太阳辐射净得热量的研究计算,结果表明,尽管太阳辐射强度和太阳高度角均近似相等,但风速风向的作用使得各城市的冬季南墙的太阳辐射净得热量差别较大,其中冬季主导风向为北风的地区,建筑物对太阳能的实际吸收率最高。

关键词：太阳能南墙风速风向净得热量

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保温方式对建筑围护结构净得热量的影响

保温方式对建筑围护结构净得热量的影响

作者：胡先霞东华大学

学位级别：硕士

我国的能源消耗主要在建筑、交通、工业三大领域,建筑能耗占全社会一次性能源消耗的比率已达到的三分之一。而在整个建筑能耗中,通过围护结构散失的热量占70%左右,其中通过外墙损失的热量占围护结构热损的33%左右,所以通过对围护结构进... 详细信息

我国的能源消耗主要在建筑、交通、工业三大领域,建筑能耗占全社会一次性能源消耗的比率已达到的三分之一。而在整个建筑能耗中,通过围护结构散失的热量占70%左右,其中通过外墙损失的热量占围护结构热损的33%左右,所以通过对围护结构进行保温来减少室内热量的损失进而减少建筑供暖能耗具有较高的研究意义。长江下游地区的气候类型为亚热带季风气候,冬季气候阴冷潮湿,室外最低温度一般为0℃,且大多城市的郊区及农村地区的低层和多层居住建筑仍广泛采用成本低、施工简单且无保温系统的砖墙结构,为维持室内舒适的热环境,通常需要大量能耗。故本文从砖墙围护结构的内、外保温形式及新型的自保温墙出发研究不同保温方式对该地区居住建筑冬季节能的影响。本文以上海地区一栋五层楼的居住建筑为例,利用FLUENT数值模拟的计算方法,主要从保温方式、室外空气温度、连续日照天数几个方面着手研究建筑围护结构在冬季吸收太阳能的情况,从墙体净得热量的角度分析长江下游地区居住建筑最节能的墙体保温方式。本文共对两种气候条件、三种保温方式、四种不同室外最低气温共24个工况进行了数值模拟研究。结果表明内保温砖墙和自保温墙的体温度受室外气温影响很大,并随着气候条件的昼夜变化而剧烈变化。内保温砖墙和自保温墙的昼间得热量大,但夜间散热量也多,全天净得热总量随着连续日照天数的增加而减少;外保温砖墙的温度波动很小,受室外气温影响也较小,在外侧保温层的作用下,墙体昼间吸收的太阳能虽小,但夜间对流散热量也少,并且与连续日照天数无关。综上,对长江中下游地区,新型的自保温墙体并不利于建筑节能。在冬季持续晴朗天数较长的地区,砖外墙采用外保温方式更加有利于该地区建筑节能;对于少有连续晴天的地区,则内保温有利于减小供暖能耗。

关键词：计算流体动力学室外气温保温方式太阳辐射净得热量

南墙总传热系数不同对冬季太阳能吸收量的影响

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南墙总传热系数不同对冬季太阳能吸收量的影响

作者：汪婷东华大学

学位级别：硕士

我国经济的迅速发展将我国的城镇化建设也推到一个新的发展阶段,然而建筑行业的蓬勃发展也带来了一系列问题。例如由于建筑行业对能源的需求量增大,建筑能耗在我国全部能源的消耗中所占的比例也越来越大。当前,随着供暖行为在夏热冬冷... 详细信息

我国经济的迅速发展将我国的城镇化建设也推到一个新的发展阶段,然而建筑行业的蓬勃发展也带来了一系列问题。例如由于建筑行业对能源的需求量增大,建筑能耗在我国全部能源的消耗中所占的比例也越来越大。当前,随着供暖行为在夏热冬冷地区逐渐普遍,供暖能耗的增长速度也在加快。但由于地理位置等综合因素导致的该地区的室内外温差明显小于北方地区,故太阳能对减少供暖能耗所起的作用也应该比较大。在冬季,南墙能够有效吸收太阳能对减少建筑的能耗具有重要意义。当太阳能同样以热量的形式进入室内时就会减少建筑的能耗。为此,本文将针对不同太阳辐射强度和不同围护结构总传热系数的情况,分析研究太阳能对夏热冬冷地区冬季建筑节能的影响。本文以长江中下游地区的典型城市上海为代表,使用CFD数值模拟的方法,讨论研究在不同墙体保温方式、不同太阳辐射强度(阴天、多云、晴天)以及四种不同围护结构总传热系数时,南墙得到太阳能的情况。研究结果表明,南墙在吸收太阳能后,其外表面温度升高,因此有部分被墙体吸收的太阳能通过对流换热散失到大气中。虽然南墙总传热系数越大将导致室内外由温差驱动的传热量更大,但是南墙整体温度越低,这有利于墙体对太阳能的实际吸收效果,故虽然传热系数越大,南墙的温差传热损失越多,但传热系数增大四倍时,南墙外表面的全天热损失仅高出1.5倍。因此在这一地区提高南墙保温性能至一定程度后,将可能抑制对太阳能的实际吸收量,故夏热冬冷地区建筑南墙的保温性能设计时,应兼顾到对太阳能的实际吸收效果。

关键词：建筑节能传热系数太阳辐射保温方式净得热量

JG/T 281—2010遮阳系数公式推导和试验对比验证研究

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门窗 2019年第1期 15-16页

作者：何丹峰李磊缪映京姜淼江苏省建筑工程质量检测中心有限公司

JG/T281—2010《建筑遮阳产品隔热性能试验方法》规定了遮阳的新的术语、定义和试验方法,但没有从遮阳产品遮挡或抵御太阳光能能力基本原理的角度对标准中的试验计算公式(3)、(4)进行详细解释说明。本文通过遮阳系数最基本的定义,推导验... 详细信息

JG/T281—2010《建筑遮阳产品隔热性能试验方法》规定了遮阳的新的术语、定义和试验方法,但没有从遮阳产品遮挡或抵御太阳光能能力基本原理的角度对标准中的试验计算公式(3)、(4)进行详细解释说明。本文通过遮阳系数最基本的定义,推导验证JG/T281—2010《建筑遮阳产品隔热性能试验方法》标准中试验计算公式(3)、(4),并且通过与GB/T30592—2014《透光围护结构太阳得热系数检测方法》试验对比,验证《建筑遮阳产品隔热性能试验方法》的合理性与科学性。

关键词：太阳得热系数遮阳系数净得热量

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建筑南窗的节能分析

太原理工大学学报 2001年第2期32卷 189-191页

作者：田琦赵洪文太原理工大学建筑与环境工程学院中国第十三冶金建设公司

通过对不同地点、不同类型窗净得热量的计算分析 ,指出窗户的面积窗墙比应根据窗户的净得热量计算结果而定。若窗户净得热量为正 ,则窗户为得热部件 ,增大窗墙比有利于节能 ;若窗户净得热量为负 ,则窗户为失热部件 ,增大窗墙比不利于节能。

关键词：南窗净得热量节能窗墙比窗户面积