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附加阳光间型被动式太阳房热负荷简化计算方法研究

附加阳光间型被动式太阳房热负荷简化计算方法研究

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作者：田师果西安建筑科技大学

学位级别：硕士

附加阳光间型被动式太阳房广泛应用于我国太阳能丰富地区,由于其受室外空气温度、太阳辐射双波动外扰影响,导致附加阳光间型被动房热负荷波动较大,传统稳态算法难以满足计算精度要求,需采用动态算法,而已有的科研软件如Dest、Energyplus... 详细信息

附加阳光间型被动式太阳房广泛应用于我国太阳能丰富地区,由于其受室外空气温度、太阳辐射双波动外扰影响,导致附加阳光间型被动房热负荷波动较大,传统稳态算法难以满足计算精度要求,需采用动态算法,而已有的科研软件如Dest、Energyplus、Trsnsy等模拟软件上手难度大、建模过程复杂等原因难以在工程设计领域中大规模推广应用。基于此,本研究建立了附加阳光间型被动建筑传热模型,分析了附加阳光间型被动建筑热负荷构成,研究了围护结构参数对各项传热量的变化规律,提出了被动建筑热负荷简化计算方法,并开发了适用于工程设计人员使用的动态负荷计算软件。主要研究内容和结论如下:（1）分析了被动房传热过程,建立了附加阳光间型被动房传热数学模型。在忽略内表面互辐射的前提下,附加阳光间型被动建筑基础耗热量分解为被动部件传热量、重质墙体传热量、门窗传热量、冷风渗透传热量;分别针对各项传热过程建立了其传热数学模型,其中,基于周期反应系数,建立了附加阳光间被动部件和重质墙体传热数学模型;基于逐时稳态热过程,建立了门窗传热数学模型;基于冷风渗透传热过程,建立冷风渗透传热数学模型。并就各项传热模型进行分析,将非南向重质结构传热量和附加阳光间被动部件传热量的简化计算作为本研究的研究重点。（2）分析了不同气象条件下墙体构造对的重质墙体传热量的影响规律,提出了热负荷系数法的重质墙体传热量的简化计算模型。通过重质结构周期反应系数传热模型,分析了不同气象条件下围护结构构造和朝向对重质结构传热量的影响规律,进而提出了热负荷系数法的重质结构传热量计算思路,建立了热负荷系数计算模型,按照城市-构造-朝向的数据结构给出热负荷系数计算结果。（3）模拟分析了附加阳光间传热量随关键结构参数的变化规律,提出附加阳光间传热量简化计算模型。基于附加阳光间传热模型,模拟分析了附加阳光间传热量与进深、窗墙比等结构参数之间的关系,提出基于公用墙体传热量变化系数和阳光间空气温度变化系数的附加阳光间传热量简化计算方法。结果显示,公用墙体传热量变化系数和阳光间空气温度变化系数仅与地区和围护结构类型有关,具有地点和围护结构的唯一性。进而建立了典型城市关键结构参数与公用墙体传热量和阳光间空气温度的经验模型,提出了以墙体传热量变化系数结合墙体传热量经验模型计算公用墙墙体传热量的简化计算模型,以及阳光间空气温度变化系数结合阳光间空气温度经验模型计算阳光间空气温度进一步以阳光间空气温度计算公用墙内门传热量的公用墙内门传热量简化计算模型。（4）结合门、窗、冷风渗透、重质结构及被动结构传热量简化计算模型,形成了被动房热负荷简化计算方法,并利用工程数据验证了简化计算方法的准确性,进一步开发了适用于工程设计应用的被动房热负荷计算软件。为验证方法的准确性,建立了附加阳光间型被动房物理传热模型计算被动房热负荷并与简化模型计算结果进行对比,结果表明,本研究提出的简化计算方法可以准确计算被动房热负荷。结合集热蓄热墙传热量简化计算模型,采用C#语言开发被动房热负荷计算软件,实际工程测试结果显示,软件计算误差小于10%,满足工程设计要求。

关键词：被动太阳房热负荷附加阳光间热负荷系数法简化计算方法软件开发

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