严寒地区典型建筑底层地面构造传热模拟研究
发布时间：2021-11-23 20:39
应用建筑能耗模拟软件是研究建筑能耗水平的有效途径之一,但目前建筑能耗模拟软件均将地面的三维传热过程简化为一维传热过程,在缩短模拟耗时的同时也增大了模拟误差。需提高建筑能耗模拟软件中地面传热计算输入参数的精度,从而提高能耗模拟结果的准确性。同时随着建筑墙体、门窗等围护结构保温性能增强,建筑地面传热对建筑热物理环境的影响也愈来愈大。本文研究了严寒地区典型建筑地面及地下室地面传热过程,对其进行二维非稳态模拟,模拟过程中假设建筑材料以及土壤热物性参数不随温度变化。得到了地面最不利点全年温度变化、周边地面及非周边地面全年热流密度变化,计算得出供暖季地面当量传热系数。当量传热系数可集成到建筑模拟软件的一维传热计算体系中,输入精确描述地面热工性能的参数可以在保证模拟速度的同时,提高模拟准确性。分析了建筑地面及地下室地面进行全年传热特征,分别得到春季、夏季、秋季和冬季时期,不同深度土壤层温度变化,分析了各季节地面传热过程特点,并为相关学者提供不同深度土壤层全年温度变化的数据参考。本文研究了地面传热过程影响因素,模拟不同建筑外墙类型、土壤类型、室内外高差、基础形式、保温形式条件下建筑地面传热的物理现象,...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
建筑底层地面构造示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-式（2-3）可以计算得到相应积分区域的当量传热系数值。这里的值是根据底层地面的热流密度推导而得出的，只是在数值上等同的概念，故称之为当量传热系数。从推导过程中可以看出，当量传热系数能够反映气候条件、土壤、地面构造、室内外高差对传热过程的影响。由于底层地面不同区域的总热流量可以由不同范围内的热流密度积分计算得到，所以采用上述计算方法可以得到底层地面不同地带的当量传热系数[34]。qtK（2-3）式中：q——热流密度（J/m2·s）；t——室内外平均温差（℃）K——当量传热系数（W/m·K）。2.2物理模型的建立为了保证计算选取的建筑地面结构可以反映严寒地区实际工程现状，对严寒地区常见的建筑底层地面实际构造进行调查，根据底层地面不同类型，分别选取典型建筑地面构造和典型地下室地面构造。选定严寒地区实际工程中较为常见的桩基础底层地面构造为建筑地面代表构造。其构造详情为：室内外地面高差300mm；室外地坪以下桩基础埋深700mm，仅设置基础外保温层；室外地坪以上的建筑外墙为外保温钢筋混凝土墙，EPS板厚度130mm；建筑地下部分基础外保温材料XPS板厚度为50mm，室内地面采用XPS板水平保温形式，保温层厚度60mm，热阻为2(m2·K)/W，构造详情如图2-3所示。图2-3桩基础底层地面典型构造详图为了研究严寒地区地下室地面的传热过程，对严寒地区常见的地下室构造进行调查，选定具有代表性的桩基础半地下室作为模拟构造，其结构详情：室内外地面高差1400mm；室外地坪以下的墙体和基础仅进行外保温，且保温层厚度与地
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-12-面保温层厚度一致；室外地坪以上的建筑外墙为外保温钢筋混凝土墙，EPS板厚度130mm；建筑地下部分墙体和地面的保温材料XPS板厚度相等，构造详图如图2-4所示。图2-4桩基础地下室墙体和地面构造2.3数学模型的建立2.3.1能量守恒方程能量守恒方程为计算容积内热量等于传到热流、液态水热力学能、气相热力学能、水蒸气焓、气相VOC热力学能和热源或汇之和，其表达式如公式（2-4）所示：,,lgvvocgUQmmmmUREVdifflconvgconvvdiffvocgdiffREVjujujhjhjtx(2-4)式中：ρREVU——单位有效体积内能量密度（J/m3）；jdiffQ——热流密度（W/m2）；jconvml——液相的对流通量（kg/m2s）；jconvmg——气象的对流通量（kg/m2s）；jdiffmv——水蒸气的扩散通量（kg/m2s）；jdiffmvoc,g——气相VOC的扩散通量（kg/m2s）；ul——液态水的热力学能（J/kg）；ug——气相的热力学能（J/kg）；hv——水蒸气的焓（J/kg）。(,)QdiffTjwTx(2-5)式中：λ（w,T）——导热系数（W/mK）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DeST-C对武汉地区办公建筑能耗影响因素的研究[J]. 周思童,沈意,孙奇,熊格,邹鑫. 中国科技信息. 2019(17)
[2]触地建筑地面对室内热环境影响实测研究[J]. 王丽慧,刘俊,刘俊豪,宋洁,郑懿. 流体机械. 2019(03)
[3]浅谈我国清洁能源的现状与存在问题[J]. 朱义成. 绿色环保建材. 2019(03)
[4]我国建筑能耗现状分析[J]. 赵丽丽. 住宅与房地产. 2016(30)
[5]考虑气温年变化的地面传热计算方法[J]. 谢晓娜,刁乃仁. 暖通空调. 2013(03)
[6]黑龙江省四季划分及气候特点分析[J]. 吴琼,梁桂彦,吴玉影,苍蕴琦. 林业勘查设计. 2009(04)
[7]架空通风地板传热系数研究[J]. 唐鸣放,谷海东,王丹妮. 暖通空调. 2009(09)
[8]关于“楼地面”等相关概念的辨析[J]. 李松蔚,王浩钰. 中国科技信息. 2009(11)
[9]关于底层地面传热系数的探讨[J]. 朱新荣,刘加平. 暖通空调. 2008(05)
[10]底层地面的传热过程及热工设计[J]. 李玲,高琳,杜高潮. 建筑科学. 2007(02)
博士论文
[1]严寒地区供暖建筑环境人体热舒适与热适应研究[D]. 宁浩然.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]夏热冬冷地区近零能耗居住建筑空调运行模式研究[D]. 于晨晨.哈尔滨工业大学 2019
[2]严寒地区典型墙体热湿耦合传递及冻融研究[D]. 郑宏锐.哈尔滨工业大学 2019
本文编号：3514603
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
建筑底层地面构造示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-11-式（2-3）可以计算得到相应积分区域的当量传热系数值。这里的值是根据底层地面的热流密度推导而得出的，只是在数值上等同的概念，故称之为当量传热系数。从推导过程中可以看出，当量传热系数能够反映气候条件、土壤、地面构造、室内外高差对传热过程的影响。由于底层地面不同区域的总热流量可以由不同范围内的热流密度积分计算得到，所以采用上述计算方法可以得到底层地面不同地带的当量传热系数[34]。qtK（2-3）式中：q——热流密度（J/m2·s）；t——室内外平均温差（℃）K——当量传热系数（W/m·K）。2.2物理模型的建立为了保证计算选取的建筑地面结构可以反映严寒地区实际工程现状，对严寒地区常见的建筑底层地面实际构造进行调查，根据底层地面不同类型，分别选取典型建筑地面构造和典型地下室地面构造。选定严寒地区实际工程中较为常见的桩基础底层地面构造为建筑地面代表构造。其构造详情为：室内外地面高差300mm；室外地坪以下桩基础埋深700mm，仅设置基础外保温层；室外地坪以上的建筑外墙为外保温钢筋混凝土墙，EPS板厚度130mm；建筑地下部分基础外保温材料XPS板厚度为50mm，室内地面采用XPS板水平保温形式，保温层厚度60mm，热阻为2(m2·K)/W，构造详情如图2-3所示。图2-3桩基础底层地面典型构造详图为了研究严寒地区地下室地面的传热过程，对严寒地区常见的地下室构造进行调查，选定具有代表性的桩基础半地下室作为模拟构造，其结构详情：室内外地面高差1400mm；室外地坪以下的墙体和基础仅进行外保温，且保温层厚度与地
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-12-面保温层厚度一致；室外地坪以上的建筑外墙为外保温钢筋混凝土墙，EPS板厚度130mm；建筑地下部分墙体和地面的保温材料XPS板厚度相等，构造详图如图2-4所示。图2-4桩基础地下室墙体和地面构造2.3数学模型的建立2.3.1能量守恒方程能量守恒方程为计算容积内热量等于传到热流、液态水热力学能、气相热力学能、水蒸气焓、气相VOC热力学能和热源或汇之和，其表达式如公式（2-4）所示：,,lgvvocgUQmmmmUREVdifflconvgconvvdiffvocgdiffREVjujujhjhjtx(2-4)式中：ρREVU——单位有效体积内能量密度（J/m3）；jdiffQ——热流密度（W/m2）；jconvml——液相的对流通量（kg/m2s）；jconvmg——气象的对流通量（kg/m2s）；jdiffmv——水蒸气的扩散通量（kg/m2s）；jdiffmvoc,g——气相VOC的扩散通量（kg/m2s）；ul——液态水的热力学能（J/kg）；ug——气相的热力学能（J/kg）；hv——水蒸气的焓（J/kg）。(,)QdiffTjwTx(2-5)式中：λ（w,T）——导热系数（W/mK）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于DeST-C对武汉地区办公建筑能耗影响因素的研究[J]. 周思童,沈意,孙奇,熊格,邹鑫. 中国科技信息. 2019(17)
[2]触地建筑地面对室内热环境影响实测研究[J]. 王丽慧,刘俊,刘俊豪,宋洁,郑懿. 流体机械. 2019(03)
[3]浅谈我国清洁能源的现状与存在问题[J]. 朱义成. 绿色环保建材. 2019(03)
[4]我国建筑能耗现状分析[J]. 赵丽丽. 住宅与房地产. 2016(30)
[5]考虑气温年变化的地面传热计算方法[J]. 谢晓娜,刁乃仁. 暖通空调. 2013(03)
[6]黑龙江省四季划分及气候特点分析[J]. 吴琼,梁桂彦,吴玉影,苍蕴琦. 林业勘查设计. 2009(04)
[7]架空通风地板传热系数研究[J]. 唐鸣放,谷海东,王丹妮. 暖通空调. 2009(09)
[8]关于“楼地面”等相关概念的辨析[J]. 李松蔚,王浩钰. 中国科技信息. 2009(11)
[9]关于底层地面传热系数的探讨[J]. 朱新荣,刘加平. 暖通空调. 2008(05)
[10]底层地面的传热过程及热工设计[J]. 李玲,高琳,杜高潮. 建筑科学. 2007(02)
博士论文
[1]严寒地区供暖建筑环境人体热舒适与热适应研究[D]. 宁浩然.哈尔滨工业大学 2017
硕士论文
[1]夏热冬冷地区近零能耗居住建筑空调运行模式研究[D]. 于晨晨.哈尔滨工业大学 2019
[2]严寒地区典型墙体热湿耦合传递及冻融研究[D]. 郑宏锐.哈尔滨工业大学 2019
本文编号：3514603
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