基于操作温度控制的工业建筑围护结构防热性能优化研究

发布时间：2020-03-18 03:40

【摘要】：工业建筑室内具有不同强度的热源,热源的对流散热和辐射散热是影响室内热环境的主要原因,同时热源的辐射散热也是影响围护结构内壁面温度的主要原因。工业建筑围护结构热工设计不但受室外气候条件的影响,同时还受到室内热源强度的影响。因此,工业建筑围护结构防热性能优化既要考虑隔热,还要考虑室内散热,其防热性能优化方法不能直接套用民用建筑。研究工业建筑通风条件下围护结构防热性能优化方法有助于指导其围护结构防热性能优化,改善室内热环境并节约通风能耗。本文首先调研并分析了全国74个既有工业建筑围护结构热工参数的分布特征,发现工业建筑体形系数和窗墙面积比变化范围均比民用建筑要小,多数建筑的体形系数和窗墙面积比集中在偏小的范围内。工业建筑围护结构热工性能要求总体上比民用建筑要低。根据工业建筑围护结构防热特点,采用室内操作温度为工业建筑围护结构防热性能优化控制参数,以“不满意总小时数”为防热性能优化控制目标,当“不满意总小时数”最小时,对应的围护结构防热效果最优。由于工业建筑围护结构防热不仅要考虑隔热,还需要考虑散热,因此本文得到的传热系数为推荐值,传热系数过大或过小都会影响防热的整体效果。通过文中提出防热性能优化方法对不同热强度、不同通风换气次数和不同气候条件下的工业建筑围护结构热工参数进行优化。通风换气次数一定时,同一地区围护结构的传热系数推荐值随着热强度的增大呈现出增大的现象;室内热强度一定时,同一地区围护结构的传热系数推荐值随着通风换气次数的增大而增大;室内热强度和通风换气次数一定时,广州、武汉和西安三个地区的围护结构传热系数呈现出降低的趋势。当热强度为15W/m~3,通风换气次数为8次/h时,广州地区外墙和屋顶的传热系数推荐值分别为6.67W/(m~2·K)和7.27 W/(m~2·K);武汉地区外墙和屋顶的传热系数推荐值分别为6.67 W/(m~2·K)和0.85W/(m~2·K);西安地区外墙和屋顶的传热系数推荐值分别为1.47 W/(m~2·K)和1.52W/(m~2·K)。通过求解围护结构导热微分方程,以西安和武汉为例,对比分析围护结构在同一传热系数下不同构造的内外壁面温度、热流密度和衰减延迟等防热性能,得到了西安和武汉地区在自然通风条件时防热性能相对最优的构造形式及其热工参数。以西安地区为例,外墙传热系数为0.3 W/(m~2·K)时,其热惰性为3.5的构造防热性能相对最优,对应的构造形式为20mm水泥砂浆+200mm钢筋混凝土+105mm聚氨脂硬泡沫塑料+25mm水泥砂浆;屋顶传热系数为1.2W/(m~2·K)时,其热惰性为2.5的构造防热性能相对最优,对应的构造形式为25mm水泥砂浆+120mm钢筋混凝土+20mm水泥砂浆+90mm憎水珍珠岩板+20mm水泥砂浆。
【图文】：

模型图,工业建筑,模型,下侧

确定围护结构较好的传热系数。工况设置建筑调研结果确定典型工业建筑模型的体型系数为护结构构造形式选择常用的金属围护结构构造，即值见表 4.1。建筑长宽高分别为 L=90m，W=30m，位于地面中心位置。热源位于地面的中心位置，其L = 0.8，高度忽略不计。下侧窗距地 1.2m，主要用用来采光，天窗布置在气楼上，主要用作排风。模和位置相同的窗户简化为一个。南墙有下侧窗和上.8,下侧窗高为 3.6m，，上侧窗高 2.4m。东西墙只设置 24m。具体模型如图 4.1 所示。
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU111.4

【参考文献】