高寒地區(qū)組合式透光圍護結構熱過程研究.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、高質的利用高寒地區(qū)豐富的太陽能資源，建設低能耗的高原建筑將成為該地區(qū)城鎮(zhèn)建設的重要發(fā)展方向。被動太陽能利用技術因其免維護、運行便捷、經濟節(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構小熱阻與房間保溫要求的圍護結構大熱阻之間的矛盾，造成實際工程項目應用

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)室內熱環(huán)境，并基于組合式太陽能技術方案，解決了組合式被動建筑的階躍傳熱特性對室內熱環(huán)境動態(tài)調控的機理性問題，通過系統的基礎研究，形成了透光可調圍護結構的優(yōu)化設計方案，為該技術的后續(xù)應用提供指導性意見。
　　本研究主要內容包括：⑴闡述了組合式透光圍護結構的物理模型及工作原理，該技術不僅解決了傳統直接受益窗的局限性，同時實現了房間溫度的階躍性傳熱，其階躍特性主要體現在：白天

3、直接受益窗的太陽能得熱系數 SHGC階躍升高，降低了圍護結構的綜合換熱熱阻，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，提升了圍護結構的綜合換熱熱阻，使得太陽能可以保存得住。⑵根據透光可調圍護結構的物理模型，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。通過建立數學模型，對數據進行分析，確定了透光可調圍護結構的關鍵設計參數：內側中空玻璃距外側單玻50-60mm為宜；中空雙層玻璃距

4、內遮陽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關閉中空玻璃；南向偏東西各20°以內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，分別從應用效果、影響因素及優(yōu)化設計等多個角度對該被動太陽能技術進行論證和研究，結果表明：室外全年平均溫度為2.1℃下，房間平均溫度>15.0℃，說明透光可調圍護結構實際應用效果明顯；內

5、側玻璃窗采用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。最終根據理論模型的建立及數值模擬的分析，建立了透光可調圍護結構的評價體系。⑷通過現場實測的方法，利用測試數據驗證了數值模擬的準確性。測試結果證明：在合理采用該可變透光圍護結構控制策略的情況下，室內平均溫度在12.5℃-14℃（室外溫度：-12.5℃-10