村镇住宅空斗墙体热工性能分析及节能技术研究

【摘要】： 夏热冬冷地区的气候特征表现为:夏季闷热,冬季湿冷,气温的日较差小,年降水量大,日照偏小。长期以来,夏热冬冷地区建筑的隔热保温状况基本上没有改善,在气候十分严酷,建筑保温隔热又很差的条件下,室内热环境条件极差。随着经济收入和生活水平的提高,夏季空调、冬季采暖成了一种很普遍的现象。然而,以空调采暖方式改善室内热舒适的效果,必须有良好的围护结构作保证。良好的围护结构设计,可以减少对采暖空调的需求,提高建筑能源利用效率。 本文以夏热冬冷地区村镇住宅建筑中常见的围护结构砌筑方式——墙体无眠空斗砌筑方式为主要研究对象,以实心砌筑墙体为对比参照对象,测试了空斗墙和实心墙的稳态传热和非稳态传热性能,并且对空斗墙和实心墙的稳态和非稳态传热性能进行了计算和模拟。在此基础上,针对空斗墙提出了一系列墙体热工性能的改造措施,包括空斗墙中间层填充保温材料,空斗墙中间层壁面涂抹高反射性涂料,空斗墙夏季开口处理,空斗墙外保温等。通过对空斗墙改造前后的比较,分析改造措施对墙体热工性能的影响。最后,以村镇住宅调研为参考,对空斗墙建筑的经济性和适应性进行了初步的分析。 对空斗墙和实心墙的热工性能测试和模拟研究表明,两者在稳态传热条件下的传热系数相当,保温性能相差不大,动态传热条件下,空斗墙对室外温度波动的延迟小于实心墙,实心墙的隔热性能略优于空斗墙。但就构造形式来说,空斗砌筑方式比实心砌筑节省建筑材料40%左右。因此综合来讲,对于村镇低层住宅建筑,采用空斗墙砌筑方式具有一定的优势。 对空斗墙进一步的改造研究表明,在继承和发扬传统墙体砌筑工艺的基础上,对传统做法进行一些有效的改良,能够大幅度提高墙体的热工性能,不仅改善室内热环境,提高热舒适性,而且将减少空调采暖用能需求,具有很大的推广价值。 根据实验、模拟和分析的结果,以及村镇住宅调研的情况,总结出了在夏热冬冷地区,村镇住宅墙体采用空斗砌筑方式的优势主要在于:从热工性能与建筑材料用量方面综合考虑,空斗砌筑方式优于(或与之相当)实心砌筑方式,施工工艺简单,具有更好的声学性能等,如合理利用当地资源对空斗砌筑墙体进行改进,墙体热工性能将得到大幅提高。从社会、经济、技术等多角度评价,在今后一定时期内,空斗墙砌筑做法仍然是一种有潜力可挖、综合性能适宜的方法,如果加以适当改进,则在夏热冬冷地区村镇住宅建设中具有推广利用的现实价值。 【关键词】：空斗墙 热工性能 节能 模拟分析
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TU111.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 前言11-12
• 1.1.1 能源危机11
• 1.1.2 建筑节能11
• 1.1.3 围护结构节能11-12
• 1.2 问题的提出12-15
• 1.2.1 村镇住宅12-13
• 1.2.2 空斗墙13-15
• 1.3 围护结构研究历史与新方法15-17
• 1.3.1 围护结构传热研究历史15
• 1.3.2 围护结构传热研究新方法15-17
• 1.4 本文研究思路与内容17-20
• 1.4.1 研究思路17-18
• 1.4.2 研究内容18-20
• 第2章 墙体实验测试系统介绍20-29
• 2.1 墙体稳态传热实验20-24
• 2.1.1 测试对象20-21
• 2.1.2 测试设备21-23
• 2.1.3 测试传感器布置与设备设置23-24
• 2.1.4 实验系统24
• 2.2 墙体动态传热实验24-28
• 2.2.1 测试对象24-25
• 2.2.2 测试设备25-26
• 2.2.3 测试传感器布置与设备设置26-27
• 2.2.4 实验系统27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 稳态传热条件下的墙体热特性研究29-41
• 3.1 实验数据处理理论依据29
• 3.2 实验数据处理29-34
• 3.2.1 实验参数取值29-30
• 3.2.2 无眠空斗墙测试数据分析30-31
• 3.2.3 聚苯乙烯泡沫塑料填充墙数据分析31-32
• 3.2.4 空斗内壁刷银漆墙数据分析32-33
• 3.2.5 实心砌筑墙数据分析33-34
• 3.3 稳态传热条件下墙体计算与模拟34-39
• 3.3.1 实心砌筑墙体计算34-35
• 3.3.2 模拟软件介绍35-36
• 3.3.3 无眠空斗墙模拟36-38
• 3.3.4 聚苯乙烯泡沫塑料填充墙模拟38
• 3.3.5 空斗内壁涂抹高反射性涂料墙模拟38-39
• 3.4 实验结果与模拟结果的比较39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 动态传热条件下的墙体热特性研究41-59
• 4.1 实验数据处理理论依据41-43
• 4.2 实验数据处理43-47
• 4.2.1 采集数据的整理43-45
• 4.2.2 数据计算与分析45-47
• 4.3 动态传热条件下墙体热特性对比47-52
• 4.3.1 实心墙体Z传递系数计算47-50
• 4.3.2 空斗墙与实心墙热特性对比50-52
• 4.4 无眠空斗墙改造模拟52-57
• 4.4.1 模型设置52-54
• 4.4.2 模拟分析54-57
• 4.5 本章小结57-59
• 第5章 基于不同墙体的建筑能耗分析59-70
• 5.1 能耗模拟软件介绍59
• 5.2 建筑模型的建立59-64
• 5.2.1 参照建筑样本的选取59-60
• 5.2.2 气候特点及气象参数设置60
• 5.2.3 建筑模型主要参数设置60-62
• 5.2.4 无眠空斗墙及空斗填充层热工参数设置62-64
• 5.3 能耗分析64-68
• 5.3.1 空斗墙及空斗改造墙建筑能耗分析64-67
• 5.3.2 外保温空斗墙及外保温空斗改造墙建筑能耗分析67-68
• 5.4 本章小结68-70
• 第6章 村镇住宅调研70-80
• 6.1 岳阳市村镇住宅概况70-74
• 6.1.1 建筑概况及经济水平70-71
• 6.1.2 能源结构71-72
• 6.1.3 不同住宅形式对能源结构的影响72-73
• 6.1.4 用能指标情况73-74
• 6.2 空斗砌筑住宅经济性分析74-77
• 6.2.1 经济性分析参照建筑74-75
• 6.2.2 狭义经济性分析75-77
• 6.2.3 广义经济性分析介绍77
• 6.3 空斗砌筑住宅的适应性分析77-79
• 6.3.1 空斗砌筑住宅的地理气候环境适应性77-78
• 6.3.2 空斗砌筑在建筑声学上的适应性78
• 6.3.3 其它适应性78-79
• 6.4 本章小结79-80
• 结论80-82
• 参考文献82-85
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录85-86
• 致谢86

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