高寒地區(qū)組合式透光圍護結(jié)構(gòu)熱過程研究.pdf

1、我國高寒地區(qū)太陽能資源豐富，具有大規(guī)模開發(fā)利用太陽能資源的潛力。因此，如何高效、高質(zhì)的利用高寒地區(qū)豐富的太陽能資源，建設(shè)低能耗的高原建筑將成為該地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)的重要發(fā)展方向。被動太陽能利用技術(shù)因其免維護、運行便捷、經(jīng)濟節(jié)能等特點，被認為是高原建筑最適宜的太陽能利用方式。然而，傳統(tǒng)被動太陽能利用方式（直接受益、特朗伯墻、附加陽光間），很難解決被動太陽能利用要求的南向圍護結(jié)構(gòu)小熱阻與房間保溫要求的圍護結(jié)構(gòu)大熱阻之間的矛盾，造成實際工程項目應(yīng)用

2、效果欠佳。本文采用新型組合式被動太陽能方案，有效改善了高寒地區(qū)室內(nèi)熱環(huán)境，并基于組合式太陽能技術(shù)方案，解決了組合式被動建筑的階躍傳熱特性對室內(nèi)熱環(huán)境動態(tài)調(diào)控的機理性問題，通過系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究，形成了透光可調(diào)圍護結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計方案，為該技術(shù)的后續(xù)應(yīng)用提供指導(dǎo)性意見。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴闡述了組合式透光圍護結(jié)構(gòu)的物理模型及工作原理，該技術(shù)不僅解決了傳統(tǒng)直接受益窗的局限性，同時實現(xiàn)了房間溫度的階躍性傳熱，其階躍特性主要體現(xiàn)在：白天

3、直接受益窗的太陽能得熱系數(shù) SHGC階躍升高，降低了圍護結(jié)構(gòu)的綜合換熱熱阻，使得太陽能容易集得進來；夜間直接受益窗的熱阻階躍下降，提升了圍護結(jié)構(gòu)的綜合換熱熱阻，使得太陽能可以保存得住。⑵根據(jù)透光可調(diào)圍護結(jié)構(gòu)的物理模型，著重研究了差異化熱傳遞機理，其差異化主要體現(xiàn)在基于白天和夜間不同控制策略下的動態(tài)熱量傳遞過程。通過建立數(shù)學(xué)模型，對數(shù)據(jù)進行分析，確定了透光可調(diào)圍護結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)：內(nèi)側(cè)中空玻璃距外側(cè)單玻50-60mm為宜；中空雙層玻璃距

4、內(nèi)遮陽50-60mm為宜；確定了該地區(qū)最佳控制策略，早9：00點開啟中空玻璃，晚18：00關(guān)閉中空玻璃；南向偏東西各20°以內(nèi)可按南向立面太陽輻射得熱量計算。⑶利用DesignBuilder模擬軟件建立了工程項目暖巢一號的能耗模型，通過對全年逐時動態(tài)模擬，分別從應(yīng)用效果、影響因素及優(yōu)化設(shè)計等多個角度對該被動太陽能技術(shù)進行論證和研究，結(jié)果表明：室外全年平均溫度為2.1℃下，房間平均溫度>15.0℃，說明透光可調(diào)圍護結(jié)構(gòu)實際應(yīng)用效果明顯；內(nèi)

5、側(cè)玻璃窗采用XPS保溫板時，相較于中空雙層玻璃，房間溫度高出約1.4℃，采用XPS效果更佳；太陽輻射量及玻璃窗占房間得失熱量比中分別為50％和27.6%，是房間溫度升降的最重要兩個因素。最終根據(jù)理論模型的建立及數(shù)值模擬的分析，建立了透光可調(diào)圍護結(jié)構(gòu)的評價體系。⑷通過現(xiàn)場實測的方法，利用測試數(shù)據(jù)驗證了數(shù)值模擬的準確性。測試結(jié)果證明：在合理采用該可變透光圍護結(jié)構(gòu)控制策略的情況下，室內(nèi)平均溫度在12.5℃-14℃（室外溫度：-12.5℃-10