论文部分内容阅读
我国村镇建筑外墙普遍没有保温或保温很粗糙，这种状况导致村镇建筑保温性能差，冬季采暖能耗高，太阳能采暖很难满足室内热舒适度需求。这种情况在我国经济欠发达的西北地区非常普遍，而国内外针对我国西北地区围护结构对太阳能建筑室内热环境影响的研究几乎是一片空白。 为此，针对西北地区的气候条件，本课题将甘肃省民勤县一栋120m2单体砖混建筑改造成了太阳能建筑，并以此建筑为参考，实验研究了参考建筑的室内热环境，数值模拟了以砖混、钢筋混凝土或土坯为墙体材料、以聚苯板为保温材料时太阳能建筑室内热环境，对比室内热环境模拟结果，获得了保温前后参考建筑的节能性能，主要研究内容和结果如下： 1.太阳能建筑在单体砖混结构的基础上增加了80mm厚的聚苯板保温和6组40支竖管式全玻璃真空太阳能集热器，采暖能量主要来自于太阳能集热器，不足部分由燃煤锅炉补充。冬季太阳能建筑室内热环境实验研究表明，在西北冬季低温环境下，室外温度变化区间为-7℃-0℃时，室内温度符合国家相关标准，当室外温度低于-7℃甚至降至-13℃的时，该建筑的围护结构仍可使室内温度保持在13~15℃左右，温度波动小，热稳定性较好。对添加了保温层的建筑进行节能计算和投资回收期的预测，得出建筑围护结构添加了保温层后节能率为53.52％，投资回收期为3.22年。 2.考虑到目前村镇建筑的墙体材料的多样性，本课题进而数值模拟了砖混、钢筋混凝土或土坯作为墙体材料、80mm聚苯板作为保温材料时太阳能建筑的室内温度场的分布，结果表明，在室外环境温度为-7℃、室内散热器进出口水温的算术平均温度为40℃时，砖混、钢筋混凝土或土坯的室内温度范围分别为17-23℃，12-22℃，12-18℃，砖混结构住房室内温度场整体分布符合国家相关标准（14℃），而钢筋混凝土和土坯建筑的室内温度场分布中有部分区域温度低于14℃，从建筑保温性和室内热舒适度的角度分析，太阳能砖混结构建筑明显优于其他两种建筑。 3.为了兼顾外墙保温节能效果和经济性，以120m2单体砖混建筑为参考，使用DeST-h软件建立模型，对外墙分别敷设40 mm、60 mm、80 mm厚聚苯板的墙体节能性能进行了数值模拟，分析结果表明在该建筑外围围护结构添加保温层以后建筑保温效果明显提升。但是随着保温层厚度的增加，负荷减少的幅度趋于平缓，采用生命周期耗费分析法可确定最佳经济保温层厚度为60mm。 本课题的创新点在于： 采用实验研究和数值模拟的方法揭示了围护结构对太阳能建筑室内热环境的影响。 本课题对我国村镇建筑围护结构和保温措施进行了研究，探讨了太阳能建筑的室内热舒适度，研究结果对村镇建筑室内舒适度改善，寒冷地区村镇建筑的外墙保温和节能，国家的节能减排和可持续发展战略的实施推进有重要参考价值。