室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响

【摘要】：随着城市的快速发展,城市人口急速增加同时也引起了住房需求的扩大。房屋建筑规模的增大引发了许多问题,集中表现在建筑能耗的增高。我国是一个能源消费大国,全年总量居世界第二位,在总能耗中,建筑能耗占30%~40%左右。据统计,全国新建以及既有房屋中能够达到建筑节能设计标准的不足1%,而约210亿平方米的住宅建筑存在着保温隔热性和气密性差、供热系统热效率低下等问题,建筑节能己成为国家的重大战略问题。建筑围护结构包括墙体结构、门窗以及屋面等,而墙体作为围护结构的主体部分,在冬季充分吸收太阳能是降低供暖能耗的主要途径。太阳辐射加热墙体后,受热墙体通过对流散热向大气中散发热量,因此墙体对太阳能的净吸收热量不仅受墙体表面吸收系数的影响,还受控于墙体表面温度和对流换热系数。此外,加强墙体结构的保温系统可以有效地减缓建筑物的热损失,对建筑节能有至关重要的作用。常见的墙体保温方式可分为内、外保温。由于内、外保温墙体暴露在室外侧的结构不同,内保温时与大气接触的是热容量较大的钢筋混凝土层,而外保温时与大气接触的是热容量较小的保温材料,因此内、外保温墙体的外表面温度差别很大,导致受太阳辐射加热的墙体通过对流换热向大气中的散热量差别大,进而影响了墙体对太阳能的实际吸收效果。我国长江中下游地区为非集中供暖地区,供暖需求以及采暖时间不同使室内气温不同,冬季室外气温比室内气温低,所以室内气温越高,墙体由于室内外温差增大所造成的热量损失越大,使得外墙对太阳能的利用率大大降低。由于室外气温影响着墙体的外表面温度,而室内外温差影响着墙体的热损失,因此,室外气温和室内温度均是影响墙体吸收太阳能的重要因素。室外气温不断变化,因此围护结构的传热过程为非稳态过程,为了寻求墙体太阳辐射净得热量与室、内外气温以及保温层位置的直接关系,本文以上海为代表的长江中下游地区为研究背景,采用数值模拟方法,探讨室内外热环境和保温方式对墙体对太阳能吸收效果的影响,为优化建筑节能设计方案提供理论依据。研究结果表明,室外气温越高而室内气温越低,墙体对太阳能的吸收效果越好。另外,不管室内、外热环境如何,内保温墙体的太阳能净得热量始终都是外保温的大约2倍以上,这表明内保温更有利于长江下游地区居住建筑对太阳能的吸收;随着室外气温的升高,在室内平均气温较低时内保温墙体吸收太阳能的优势更为显著。根据我国长江中下游地区冬季非集中供暖特征,大多数居住建筑采用人在供暖,人离停止的间歇式供暖方式,与一些寒冷的集中供暖地区相比,室内平均气温偏低,而室外平均气温较高,因此采用内保温能更有利于实现该地区冬季建筑节能。

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容