周期性雙波動作用下圍護結構熱過程研究.pdf

1、近百年來，不同專家、學者對圍護結構的傳熱計算進行了大量研究：從穩(wěn)態(tài)計算到非穩(wěn)態(tài)計算；從周期性作用下不穩(wěn)定計算到動態(tài)負荷計算，再到輻射時間序列法計算。計算方法越來越準確，計算內(nèi)容越來越詳細。值得注意的是，在不斷改進傳熱計算方法的同時，也不可忽視室外邊界條件的準確性。準確的室外氣象參數(shù)是建筑能耗精確計算和建筑熱環(huán)境準確評價的必備條件。但是以往文獻提供的室外氣象參數(shù)要么是恒定值，要么是離散值，恒定值不能反映一天內(nèi)天氣變化情況，而用作數(shù)值計算的

2、離散值則輸入量大，且不能直接分析氣象參數(shù)的變化規(guī)律?；诖耍撐脑跀M合出室外氣象參數(shù)函數(shù)式的基礎上，根據(jù)周期性傳熱機理，研究了室外空氣溫度和太陽輻射周期性雙波動作用下，建筑物圍護結構的傳熱過程。
　　 室外氣象參數(shù)的擬合。從國家氣象局提供的1976-2005年氣象數(shù)據(jù)中，找出典型氣象年，從中選取西安、西寧和銀川采暖季以及西安夏季，陰天、多云、少云和晴天四種天氣對應的氣象數(shù)據(jù)，并將三個城市四種天氣下對應的氣象數(shù)據(jù)在各自季節(jié)內(nèi)做平均

3、。然后，用Origin7.5商業(yè)軟件擬合出四種天氣下室外空氣溫度、法向直射輻射和水平散射輻射的連續(xù)函數(shù)。結果表明，擬合出的連續(xù)函數(shù)與原離散數(shù)據(jù)相關性較好，能反映室外空氣溫度、法向太陽輻射和水平散射輻射的一般規(guī)律。
　　 采用諧波反應法分析圍護結構周期性傳熱特性。首先，對邊界條件分解，將擾量用．Fourier級數(shù)展開為一組以2π/T為基頻的正弦函數(shù)。其次，得出圍護結構的傳遞矩陣，分別對圍護結構導熱微分方程中的時間變量和空間變量進行

4、拉氏變換和逆變換，然后分別求解得到圍護結構任意部位溫度和熱流變化與邊界狀態(tài)之間的關系式，并由這兩個關系式組成的方程組得出圍護結構的傳遞矩陣。最后，計算圍護結構的頻率響應——波幅衰減倍數(shù)和時間延遲弧度，利用這兩個參數(shù)計算得到室外空氣溫度波和太陽輻射擾量在圍護結構內(nèi)表面產(chǎn)生的波動，然后將雙波疊加，得到內(nèi)壁面連續(xù)的溫度函數(shù)，進而用對流換熱的方法計算出連續(xù)傳熱量。在圍護結構內(nèi)側空氣溫度恒定，綜合溫度只考慮空氣溫度波和太陽輻射波的條件下，論文用實

5、例證明；以雙波動為室外條件和以綜合溫度為室外條件計算的圍護結構內(nèi)表面溫度是一樣的，故同頻率不同相位的波可以直接相加，圍護結構的衰減延遲對此類波的疊加并無影響。同時證明，無論是冬季還是夏季，以雙波動為室外條件法計算的圍護結構內(nèi)表面溫度的平均值和波幅都大于以空氣溫度為室外條件計算得到的，且波谷出現(xiàn)的時間相對較早。
　　 論文擬合的室外空氣溫度、法向直射輻射和水平散射輻射函數(shù)式，準確度較高，能反映不同城市不同季節(jié)四種天氣下溫度和輻射變