采暖建筑中建筑热环境与建筑节能控制方法技术

采暖建筑中建筑热环境与建筑节能控制方法：依据采暖建筑当地最近１０年内连续５天以上室外空气温度平均值＊↓［０］≤５℃的数据资料计算出当地建筑屋顶水平外表面和西墙外表面的综合温度平均值与其相应波幅值；确定采暖建筑中保温时屋顶和墙的传热阻控制指标；确定采暖建筑中墙、屋顶、窗的保温节能三元控制指标；按照上述墙、屋顶和窗的保温节能三元控制指标来控制墙、屋顶和窗的保温节能性能。本发明专利技术充分发挥现有气象资料的使用价值，采用简单的方法，使节能各层面的控制指标的计算，简单快捷，投入成本小。该方法用于建筑热环境与建筑节能设计，可以大大提高建筑的节能效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
1992年联合国"环境发展"大会通过了《21世纪历程》，我国立即响应并提出了《中 国21世纪议程》，把"节约能源，降低煤耗，开发再生能源"作为我国"保护环境，坚持 可持续发展"的基本国策和重要任务。在各国总能耗中，建筑耗能约占30%~40%，我国也不例外。同时，我国能源生产总量 年平均增长率仅为全国生产总值年平均增长率的1/2。能源生产远滞后于国民经济的发展。 加之我国建筑围护结构(屋顶、墙和窗)热工性能不高，采暖系统效率低，导致我国居住 建筑采暖能耗均为发达国家的三倍之多。因此，改善室内热环境，提高居民生活质量，节 约建筑用能，减轻国家能源生产短缺压力极具紧迫性。我国建设部《建筑节能"九五"计划和2010年规则》中，提出要求新建采暖居住 建筑，1996年底为止，在1980~1981年当地通用设计能耗水平基础上，普遍降低30%，作 为第一阶段；1997~2004年在第一阶段节能基础上再节能30%，作为第二阶段；2005年起， 要求在第二阶段节能基础上，再节能30%，作为第三阶段。随着我国建筑节能开展与实施， 国家颁布了《民用建筑热工设计规范》(GB-50176-93)和《夏热冬暖地区居住建筑节能设 计标准》(JGJ-25-2003)。《民用建筑热工设计规范》是以我国建筑科学研究院胡磷，浙江大学蒋鉴明，重庆建 筑大学陈启教授(建筑物理博士导师)为代表的老一代建筑科技者，学习苏联，结合我国 国情，解决了我国夏热冬冷和夏热冬暖地区，夏季建筑室内自然通风条件下，室内热环境 与围护结构隔热控制设计和我国严寒、寒冷和夏热冬冷地区，冬季建筑室内采暖条件下， 室内热环境与围护结构保温控制设计实践问题。其中的"在自然通风条件下围护结构的隔热控制"以多层平壁周期性不稳定传热理论为基础，采用室外气候特征参数统计值平均计 算法，在自然通风(开门、开窗)条件下提出了下面温度特征参数不等式作为室内热环境控制条件式中，《自一室内自然通风(开门、开窗)条件下，围护结构内表面温度(特征参数)的最大值:f。，一当地室外空气温度(特征参数)f。的最大值fC]。 由多层平壁不稳定传热理论，上式变为式中，围护结构内表面的平均温度;^4。一围护结构外表面(考虑太阳辐射)综合温度波幅;V。一室外综合温度热波由外表面传至围护结构内表面的衰减倍数；4。一室外空气温度谐波的波幅;"'_室外空气温度谐波由室内传至围护结构内表面的衰减倍数。 显然式，即室内无空调(自然通风)条件下的热环境控制条件。它只能使室内 "人体热平衡"尽可能靠近舒适平衡的"可忍耐热平衡"的范围之内。也只能作此权宜的 规定，以控制室内热环境的过热状况。由式，在室5自然通风，开门开窗条件下，围护结构内表面温度最大值《，， 是在内表面温度平均值S基础上，取双向热波作用，即室外综合温度热波作用于围护结构 外表面和室外空气温度热波作用于围护结构内表面，并分别衰减到内表面上两波合成的结 果。依据(苏)A.M'ixiKJioBep多层平壁不稳定传热公式，两波分别传至内表面的衰 减倍数v。和v,由下式确定v0=0.9— ~i--=-----^--——^ A + Jl,O A + 、 +凡,O "0or,式中D—多层平壁的热工特性参数一热惰性指标^&,...^ —由内到外，各层材料的蓄热系数(空气间层蓄热系数SK))。八。,A,。…,凡,。一由内到外各层材料外表面蓄热系数。乂,一平壁内表面蓄热系数.在有限厚度的多层平壁条件下，材料层受到周期性波动的温度谐波作用时，其表面的 温度波动大小，不仅与材料本身的物理性能有关，而且与边界条件有关。即在顺着温度波 前进方向，与该材料层相接触的介质(另一材料层或空气)的热工性能和散热条件对其表 面温度波动程度具有影响。由传热学理论知，材料层表面受到温度谐波热作用时，其表面温度波动振幅的大小， 主要取决于"剧烈波动层"范围内的材料热物理性能。这个"剧烈波动层"范围就是该层 的"物理计算厚度"一即热惰性指标D-l.O。所以，对有限厚度材料层，当"剧烈波动层" 还没有超出该材料层范围，即材料层的热惰性指标D》1.0时，则其表面温度波动主要与材 料层的热物理性能有关，此时，可近似地认为y:s;当材料层的D〈1.0，即"剧烈波动层" 己超出该材料范围时，则材料层背波面的蓄热系数y，作为边界条件对表面温度波动具有 影响，此时y^s。由此，对于材料层"物理计算厚度"D》1.0和D〈1.0的两种情况，分别由下面递推公式确定材料层表面蓄热系数当D!〈1.0时，；;,。=^^ 式中，a,—为平壁内侧第1层的边界因素(与室内空气热交换的程度)的影响，i ,，S,均 是反映该层材料热特性参数的影响。从第二层开始，以后任一层的外表面蓄热系数 当Dm〈1.0时，凡,。=m n'0，(w = 2,3,4...")式中Lm表示第m-l层的蓄热特性对第m层的影响。最夕l^层外表面的蓄热系数，即是平壁外表面的蓄热系数，艮P: 凡,。=3W、平壁内表面蓄热系数计算确定平壁内表面蓄热系数;v时，分下述几种情况进行( 当Di》1.0时，A/=& 当DKl.O，但D!+D2》1.0时，乂,= ，1 、。2 1 + A《当D一D2+…Dm-i〈1.0，而D一D2+…Dm^1.0时，则按下列递推公式求之，， —Hi +S>H^ >Vi,,—《i +"-2 m—'' 及 +;;2.当整个平壁的ZD〈1.0时，则首先求出最后一层的内表面蓄热系数 1 +式中，Rn—平壁最外一层的传热阻Sn—最外一层材料的蓄热系数 。一平壁外表面的换热系数(按《规范》a。=23.0) 求得凡,后，再按式递推求出平壁内表面的蓄热系数;v。 由上所述，要想求出《自，则必须按上面各式进行繁杂的计算。同时首先要知道围护 结构多层平壁的"构造"所具有的材料特性参数值各材料层的蓄热系数S，传热阻R和 热惰性指标D等。因此，先假定多层平壁"构造"，即各材料层的S， R， D均为已知，代 入上面各式最后求出《_后，代入式进行判定。倘若式不成立，尚须重新假 定"构造"方案，再重复计算，直到式完全成立为止。此计算过程称为"反复试算 验证法"("构造"方案假定需凭经验进行)。由此可知，该围护结构的隔热控制方法，在理论上，科学、完整、严谨。但存在下面不足、计算过程繁杂，且须预先设定围护结构(屋顶、墙)的特性参数后才能反复试算验证，不能直接求出其特性参数值来控制室内热环境状况； 、室内热环境控制是在自然通风(开门开窗)条件下建立的对室内空调(关门关窗) 条件下的室内热环境与节能控制不适用。因此对上述优点必须继承，对其不足必须更 新发展。综上所述，《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)只适合当时我国夏热冬冷，夏热 冬暖地区夏季自然通风条件下的围护结构(屋顶、墙)的隔热控制和三北寒冷、严寒和夏 热冬冷地区冬季室内采暖条件下围护结构的保温控制，对于节能控制毫未涉及；同时两者 在传热理论上没能统一起来；在计算方法上需先假定围护结构特性参数值后，才能进行经 验性的验算。《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》是在《民用建筑热工设计规范》 (GB50176-93)中，夏季室内自然通风(开本文档来自技高网...

【技术保护点】
采暖建筑中建筑热环境与建筑节能控制方法，包括以下步骤：　一、依据采暖建筑当地最近１０年内连续５天以上室外空气温度平均值＊↓［ｏ］≤５℃的室外空气温度最大值ｔ↓［ｏ－ｍａｘ］和最小值ｔ↓［ｏ－ｍｉｎ］以及变化值ｔ↓［０－τ］、当地建筑屋 顶水平外表面和北墙外表面太阳辐射照度的日平均值＊↓［Ｈ］、＊↓［Ｎ］、最大值Ｉ↓［Ｈ　ｍａｘ］、Ｉ↓［Ｎ　ｍａｘ］计算出当地建筑屋顶水平外表面和北墙外表面的综合温度平均值＊↓［Ｈ－ｓａ］和＊↓［Ｎ－ｓａ］与其相应波幅值Ａ↓［Ｈ－ｔｓａ］ 和Ａ↓［Ｎ－ｔｓａ］　（一）由当地气象局的测定值，计算当地最近１０年内连续５天以上室外空气温度平均值＊↓［ｏ］、振幅Ａ↓［０］和初相位φ↓［０］，＊↓［ｏ］≤５℃，　［１］、室外空气温度平均值：＊↓［ｏ］　［２］、室外空气 温度波幅：　Ａ↓［０］＝１／２（ｔ↓［０．ｍａｘ］－ｔ↓［０．ｍｉｎ］）　［３］、ｔ↓［０．ｍａｘ］所对应的时间τ↓［０］由变化值ｔ↓［ｏ－τ］通过内插法确定：　＊＊＊　式中：ｔ↓［０１４］、ｔ↓［０２０］分别为最近 １０年内连续５天以上室外空气温度平均值＊↓［ｏ］≤５℃的１４点和２０点时的室外空气温度的平均值；　与初始时间τ↓［０］相对应的初相位φ↓［０］为：φ↓［０］＝１５×τ↓［０］　（二）计算＊↓［Ｈ－ｓａ］和＊↓［Ｎ－ｓａ］及Ａ↓［ Ｈ－ｔｓａ］和Ａ↓［Ｎ－ｔｓａ］；　［１］、计算＊↓［Ｈ－ｓａ］和＊↓［Ｎ－ｓａ］：　＊↓［Ｈ－ｓａ］＝＊↓［０］＋ρ＊↓［Ｈ］／α↓［０］、＊↓［Ｎ－ｓａ］＝＊↓［０］＋ρ＊↓［Ｎ］／α↓［０］　ρ为屋顶水平外表面或北墙 外表面材料的吸收系数，ρ＝０．７；　α↓［０］为屋顶水平外表面或北墙外表面的换热系数，α↓［０］＝２３．０；　［２］当地建筑屋顶水平外表面和北墙外表面太阳辐射当量温度波幅：　＊＊＊　［３］、计算Ａ↓［Ｈ－ｔｓａ］和Ａ ↓［Ｎ－ｔｓａ］：由室外空气温度波幅Ａ↓［０］和相位角φ↓［０］，与太阳辐射当量温度波幅和相位角φ↓［ＩＨ］＝０°和φ↓［ＩＮ］＝０°，按下面矢量迭加公式计算：　＊＊＊　二、确定采暖建筑中保温时屋顶和墙的传热阻控制指标　［ １］、保温时墙的传热阻控制指标［Ｒ↓［ｏ］］↓［Ｎ　ｍｉｎ］：由当地建筑八十年代通用设计墙体传热阻值确定；　［２］、保温时屋顶...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄衡栋，
申请(专利权)人：孝感学院，
类型：发明
国别省市：42[中国|湖北]