屋面保溫模型

1、摘要摘要：在我國北方地區(qū)，夏熱冬冷，夏季屋頂溫度高達攝氏75度，冬季最低會降至攝氏零下40度，在采暖期和制冷期都會消耗大量的能源，保溫隔熱成為建筑節(jié)能的一個重要研究課題。因此，針對城市居民樓很多都是簡單的多層材料平屋頂，保溫層的材料和厚度直接影響節(jié)能效益的現(xiàn)狀，我們假設(shè)室內(nèi)基本溫度在采暖設(shè)備或制冷設(shè)備的工作下會穩(wěn)定在攝氏1824度之間，這樣就可以只考慮屋面?zhèn)鳠嵩斐傻哪芰繐p耗問題，不用考慮其他圍護結(jié)構(gòu)的情況。第一步，建立屋面?zhèn)鳠崮Ｐ?。首?/p>

2、對材料的導熱系數(shù)進行討論，模型中主要考慮溫度和含水率變化對導熱系數(shù)的影響；接下來對單層材料傳熱情況進行分析，由于材料導熱系數(shù)隨溫度變化，而保溫層內(nèi)溫度變化又較大，在保溫層內(nèi)我們通過求積分的方式計算其傳熱量；進而討論多層材料傳熱情況，多層材料間熱傳導，考慮其穩(wěn)定傳導過程，假設(shè)其接觸面平整緊密，依據(jù)各層間熱流量（單位面積單位時間內(nèi)傳熱量）是相等的建立模型；最后在多層材料傳熱模型的基礎(chǔ)上建立屋面?zhèn)鳠崮Ｐ汀５诙?，建立保溫效果最佳厚度模型。通過

3、分析屋面?zhèn)鳠崮Ｐ?，考慮屋面?zhèn)鳠崃侩S外界溫度和保溫層厚度變化的情況，發(fā)現(xiàn)隨著保溫層厚度的增加，屋面?zhèn)鳠崃康淖兓手饾u減小；當厚度增大到一定程度時，屋面?zhèn)鳠崃孔兓吔跇O小值，即此時的厚度不需要再增加。因此利用求導求極值的方法，求解最佳厚度；再通過比較不同材料最佳厚度下節(jié)能率的情況，選擇材料。第三步，建立經(jīng)濟效益最佳厚度模型。增加保溫層厚度會使保溫效果增強，但隨著厚度的增加，保溫材料的資金投入以及增加厚度造成的施工難度加大，施工技術(shù)投入增加

4、，也是不得不考慮的。第二步中，主要從傳熱量隨厚度變化規(guī)律出發(fā)，沒有考慮經(jīng)濟因素；在經(jīng)濟效益最佳厚度模型中，我們合理的考慮的經(jīng)濟效益的因素。從保溫材料生命周期考慮其綜合費用出發(fā)，既考慮初次投資費用的多少，同時考慮生命周期內(nèi)損耗能量價值；通過求屋面生命周期總費用的極限值，得出經(jīng)濟效益最優(yōu)條件下，屋面保溫層的最佳厚度。對于不同的材料優(yōu)劣的比較，在計算出其最佳厚度的基礎(chǔ)上，比較其最少生命周期費用；進一步比較的其節(jié)能效率的高低；進一步從節(jié)能投資收

5、益的角度出發(fā)，比較其相應(yīng)最佳厚度時的投資節(jié)能比。模型結(jié)論：材料最佳厚度經(jīng)濟效益最優(yōu)厚度求解(m)保溫效果最優(yōu)厚度模型求解（m）珍珠巖0.200.25聚氨酯0.090.1聚苯乙烯0.1450.15硅酸鹽材料0.150.18關(guān)鍵詞：屋面熱傳導導熱系數(shù)保溫材料經(jīng)濟效益最優(yōu)節(jié)能S屋面的受熱面積2mQ0不加保溫層時能量損失JQop加最佳厚度保溫層后能量損失Ja保溫層單位體積造價元h保溫層厚度mB1由于保溫材料而增加的施工技術(shù)投資元B2屋面其他結(jié)構(gòu)

6、層投資費用元1q取暖期內(nèi)平均溫度下的熱流量J2q制冷期內(nèi)平均溫度下的熱流量J1D采暖期天數(shù)天2D制冷期天數(shù)天1nqn層結(jié)構(gòu)下取暖期內(nèi)平均溫度下的熱流量J2nqn層結(jié)構(gòu)下制冷期內(nèi)平均溫度下的熱流量J1nDn層結(jié)構(gòu)下采暖期天數(shù)天2nDn層結(jié)構(gòu)下制冷期天數(shù)天1nQ第n年內(nèi)采暖期內(nèi)熱量損耗J2nQ第n年內(nèi)制冷期內(nèi)熱量損耗JN使用年限年P(guān)單位能量對應(yīng)的能源價格元三、模型建立和分析模型建立和分析I.屋面?zhèn)鳠崮Ｐ?所需概念：傳熱量：單位時間內(nèi)，經(jīng)過一

7、定面積S傳遞的熱量。熱流量：單位時間內(nèi)，單位面積上傳遞的熱量。?模型簡介：根據(jù)熱力學原理，在傅立葉定律的基礎(chǔ)上，建立熱傳導模型；傳熱量的大小受溫度差，保溫材料導熱系數(shù)和厚度的影響；保溫層厚度增加，保溫效果也增強。由于屋面由多層材料組成，首先針對單層材料建立熱傳導模型，再在單層模型的基礎(chǔ)上建立多層材料屋面模型，實現(xiàn)對屋面結(jié)構(gòu)熱傳導量的計算。?模型建立導熱的基本定律—傅立葉定律：單位時間、單位面積上通過的熱量與溫度梯度成正比。熱流量：Qdt