夏热冬冷地区住宅隔墙热工性能研究

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夏热冬冷地区夏季炎热高温,冬季阴冷潮湿。恶劣的气候条件使得住宅室内热湿环境较为恶劣,导致该地区的分体式空调使用率也越来越高。然而,由于气候特点和人们的生活习惯等原因,该地区的采暖空调习惯呈现出部分空间部分时间特性,这种间歇式的采暖空调特征不仅仅需要优化外围护结构,也使得邻室传热尤为重要。本文基于夏热冬冷地区部分时间部分空调的采暖空调习惯,分析邻室传热对建筑能耗和室内热舒适的影响,进而得出优化后的隔墙传热系数,以期对现行标准提出建议。首先,本文通过调研问卷的形式了解该地区的部分时间部分空间采暖空调模式下的典型用能模式。通过查阅文献和实地考察的方式,了解到该地区对隔墙的实际做法,发现80-90年代住宅隔墙做法不严谨、传热系数高,新建住宅建筑满足现行节能标准要求。然而节能标准中的限值是基于全工况运行模式(稳态)下得出的值,应用于间歇模式下仍有待商榷。随后,笔者利用理论推导的方式分析了间歇运行模式下的邻室传热规律。其次,本文利用Energyplus模拟软件,以建筑能耗和室内热舒适度为优化目标,以隔墙的传热系数、保温层位置和相邻两室的运行模式为设计优化参数,控制建筑外围护结构热工性能和其他被动式策略不变,对起居室模式与自然房间、卧室模型与自然房间和起居室模式与卧室模式三种实际间歇运行模式进行多目标优化,用于分析隔墙传热系数在不同运行工况下的最优值。接着,本文通过重庆大学机电楼实验平台对优化后的隔墙进行实验验证。最后发现,实验室内温度、实验壁面温度和模拟室内温度、模拟壁面温度存在较好的吻合,但是送风温度和送风速度差别较大,为进一步验证模拟数据的准确性,笔者基于实验数据和模拟数据规律的一致性,采用方差分析等方式进行回归分析。通过分析得出,实验数据和模拟数据虽然在绝对值上存在差别,但是数值上存在较强的线性关系,并进行F检验,检验存在显著性。最后,基于前面所分析的各类隔墙的最优取值,为了减少设计成本,笔者采用平均传热系数法和寿命周期经济分析法对各类隔墙进行综合优化分析。最后得出,寿命周期经济分析法虽然应用较多,但是影响因素较多,不确定性更大。平均传热系数法计算简单、便于分析,更为适用。最后文章就隔墙优化对未来各地区节能潜力及效益做出预测和评估,得出可以使该地区的节能率普遍提升2%-3%,减少使用0.32亿吨标准煤。
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