相变材料和隔热材料在不同地区建筑中应用效果之比较分析.pdf

中国科学技术大学
硕士学位论文
相变材料和隔热材料在不同地区建筑中应用效果之比较分析
姓名:丁理峰
申请学位级别:硕士
专业:热能工程
指导教师:叶宏
20090501
摘要材料对室温和采暖耗电量影响。研究发现,被动式建筑的内墙均为相变材料时可满足其夏季舒适度要求,但相变蓄能在采暖空调中的应用已成为建筑节能领域的研究热点。现有相变材料用于建筑节能的研究都是针对具体系统和特定工况进行的实验或模拟计算,而相变材料应用于建筑物将伴随其经历全年的气象条件,能否在不同气象条件下节能,以及如何在不同地区的建筑中合理应用均值得研究。建立了标准房间南墙有无外保温和围护结构有无相变材料的非稳态传热模型,选取北京地区冬夏两季典型气象数据,分别研究了相变材料和隔热材料在被动式和主动式建筑中的应用效果。具体研究内容包括:相变材料在被动式建筑中蓄存夜间冷量对室温的影响;相变材料和隔热材料在主动式建筑夏季空调运行时的节能效果比较;采用电加热或太阳能热水地板采暖系统时,地板层中有无相变无法选择合适熔点的相变材料同时满足冬夏两季舒适度要求;主动式建筑的墙体内表面添加南啾洳牧衔茨苡行Ы档偷ノ幻婊盏髂芎模黾忧教逯邢啾材料的含量有利于空调能耗的降低;南墙外保温后采暖能耗显著降低,但在夏季会阻碍散热,需对其进行全年节能效果综合评价;采用相变蓄能式地板采暖系统在提高室温的同时减少了采暖耗电量。利用典型气象年逐时数据,讨论了五个热工分区中典型城市的建筑采用外保温或相变材料后,全年室温和采暖空调能耗的变化情况,并分别采用“全年累计满足舒适度小时数”和“单位面积耗电量”作为两种材料在被动式和主动式建筑中应用效果的评价指标,结合“峰谷电价⒉膳蚩盏髟诵蟹延煤筒牧系某跬资,对其在不同地区应用进行了可行性分析。研究发现,外保温随采暖能耗在整个建筑能耗中比例的增大而愈显重要,在寒冷地区,外保温每年可节约近千元的采暖费用,在夏热冬冷地区,每年节约费用降为W笥遥谙娜榷厍唤ㄒ椴捎猛獗N拢煽悸遣扇⊥庹谘艉通风可调等措施来减小建筑能耗;内墙为相变材料可使被动式建筑夏季具有较好的舒适度和主动式建筑夏季空调能耗降低,但相变材料成本较高,北京、上海和广州地区投资回收期至少为年;在仅需考虑采暖需求的哈尔滨地区,相变蓄能式地板采暖系统节能效果较好,投资回收期可控制在曜笥遥ú捎猛獗N比相变材料更具经济性,投资回收期仅为年。关键词:建筑节能室温空调动态负荷相变材料隔热材料
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工理薛叩回:曼:星中国科学技术大学学位论文授权使用声明中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确作者签名:作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本保密的学位论文在解密后也遵守此规定。曰公开口保密!D签字日期:的说明。人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。导师签名:’
第一章绪论我国建筑能耗现状相变材料在建筑节能中的应用高能耗建筑的比例更高达%;与同等气候条件国家相比,我国住宅类建筑单位面积使用能耗要高出倍,因此建筑节能的潜力十分巨大。如果延续目前的建筑发展规模和能耗状况,到年,每年国内建筑运行将消耗万亿度电和亿吨标煤,接近目前全国建筑能耗的丁0樗孀盼国城市化程度不断提高、第三产业占戎氐募哟笠约爸圃煲到峁沟牡髡建筑能耗的比例将继续提高,最终接近发达国家目前的%的水平,%【俊与建筑相关的能源消耗包括建材生产和运输用能、房屋建造和维修用能以及运行能耗。建筑运行能耗,即建筑物照明、采暖、空调和其他电器的能耗,将一直伴随建筑物的使用过程而发生。在建筑全生命周期中,建材和建造过程所消耗的能源一般只占其总能耗的%左右,大部分能耗发生在运行过程中。因此,建建筑运行能耗主要是采暖和空调能耗,我国北方城镇采暖能耗占全国城镇建筑总能耗的%,为建筑能源消耗的最大组成部分。单位建筑面积采暖能耗折合标准煤平均为每年每平方米千克,为北欧相同气候条件下建筑采暖能耗的倍。公共建筑能耗占建筑总能耗的%,其中中央空调能耗份额最大,近年来玻璃幕墙在公共建筑中的使用使得空调能耗日益增加。建筑采暖空调能耗在很大程度上与建筑围护结构和气象条件有关,改进建筑围护结构可改