【正文】 非透明體圍護結(jié)構(gòu)冷負荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 ])([ cl nttKF ?? ??n’, ?’n 4－ 61 軟件名 功能 負荷計算方法 條件 DOE2 （美） 全年逐時能耗模擬 反應(yīng)系數(shù)法 恒物性 ESP （英） 建筑、 設(shè)備系統(tǒng)能耗 有限差分法 變物性 EnergyPlus （美） 建筑、 設(shè)備系統(tǒng)能耗 傳遞函數(shù)法 (反應(yīng)系數(shù)法 ) 恒物性 HASP (日本 ) 建筑、 設(shè)備系統(tǒng)能耗 熱平衡法 恒物性 DeST (中 ) 建筑、設(shè)備系統(tǒng)能耗 狀態(tài)空間法 恒物性 其他還有： BLAST （美） 、 NBSLD （美） 計算機模擬分析軟件概況 z 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 非透明體圍護結(jié)構(gòu)冷負荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 4－ 62 DOE2 (Design of Experience) 由美國能源部主持，美國 LBNL開發(fā)，于1979年首次發(fā)布的 建筑全年逐時能耗模擬 軟件，是目前國際上應(yīng)用最普遍的建筑熱模擬商用軟件，用戶數(shù)估計達到 1000~2500家，遍及 40多個國家。把外擾分解為余弦波，分別求出每個正 (余 )弦波外擾的室內(nèi)響應(yīng)，并進行疊加。 計算機模擬分析軟件 ? DOE2(美國 )、 HASP(日本 )、 ESP(英國 ) ? DeST(清華 ) 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 得熱與負荷的基本概念 4. 負荷計算方法與模擬軟件 4－ 48 冬季為什么采用穩(wěn)定計算方法，而夏季采用非穩(wěn)定計算方法 ？ 問題： 穩(wěn)定計算方法 15105051015202530350 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24夏季室內(nèi)控制溫度 夏季室外氣溫冬季室內(nèi)控制溫度 冬季室外氣溫溫度(℃)夏季 ? t冬季 ? t時間26℃18 ℃℃－ 9 ℃ tws,? tns tnw tww,? △ to,max △ to,max 比較： △ tw,? 和 ?t=twtn CLQwinter=HG=KwFw (twtn) 4－ 49 方法 ? 采用室內(nèi)外瞬時溫差或平均溫差，負荷與以往時刻的傳熱狀況無關(guān)： Q＝ KF?T 特點 ? 簡單，可手工計算 ? 未考慮圍護結(jié)構(gòu)的蓄熱性能，計算誤差偏大 應(yīng)用條件 ? 蓄熱小的輕型簡易圍護結(jié)構(gòu) ? 室內(nèi)外溫差平均值遠遠大于室內(nèi)外溫度的波動值（如冬季負荷計算、夏季內(nèi)墻負荷計算等） 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 穩(wěn)定計算方法 4－ 50 xtxxaxtxat????????? )()(22??第三類邊界條件： )()0,(| ]),([| )],0([ 0xfxtxtttxtttxnwxww?????????????????????太難求解了！ 非均勻板壁的不穩(wěn)定傳熱 : 其中內(nèi)表面長波輻射： )]()([ 441???? jimj ijijlTTxQ ???? (1) 房間冷負荷的形成及其計算方法概述 非透明體圍護結(jié)構(gòu)冷負荷及諧波反應(yīng)系數(shù)法 4－ 51 (2) 對于常系數(shù)的線性偏微分方程，采用積分變換如 傅立葉變換 或 拉普拉斯變換 。 窗玻璃中心溫度 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 半 透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能 2. 熱工特性 4－ 36 通過窗進入室內(nèi)的得熱： 玻璃得熱 80%， 其次是縫隙空氣滲透得熱和窗框傳熱得熱。 ZcqSnn ????2????xwxZcwx e ???? ? ?? ????? ? DxZcx ee21?? ????SRxZcD x ??? ? ??表面溫度波動程度 S↑→ 溫度波動 ↓ 蓄熱 ↑ 一般空氣間層： S=0 材料層衰減度 ——材料內(nèi)部溫度衰減規(guī)律 熱惰性指標 ——反抗溫度波動的能力 S↑→可蓄熱 ↑ λ↑→ D↓→抗波動 ↓ D≤：輕型結(jié)構(gòu) ≤D≤：中型結(jié)構(gòu) D≥：重型結(jié)構(gòu) ；材料導熱系數(shù)，—的材料層熱阻；厚度為—)/( KmWxxR x????；溫度波動周期，—；材料干容重，—；材料比熱，—hZmkgKkghWc3/)/(???S參數(shù)均可通過半無窮大材料的不穩(wěn)定傳熱計算 非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能 4. 不穩(wěn)定熱工特性 4－ 29 非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能 4. 不穩(wěn)定熱工特性 www,w,w,1w,22w,12w,11ΔΔααYYSYSYSYSYSαSθtν mmmmmDnzo???????????? ?? ????????????????? ?2a r c t a n2a r c t a 1nfnnwwfwfYαααYYDφφξnz θtoztΔ nθΔ Q~??)Δ( nθf0ν0ξ4－ 30 波長 ?/?m 穿透率/% 可見光 近紅外線 長波紅外線 玻璃對波長具有 選擇性 的 透過特性 ： 3?m以下波長幾乎全部透過， 但卻能 阻隔 3 ?m以上的長波紅外線輻射 ——溫室效應(yīng) 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 半 透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能 1. 光學特性 1??? ???4－ 31 )1(1)1(00arraa?????????? ?? ???? 202220)1(1)1()1(1arrar?20220)1(1)1)(1(arra?????? 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 半 透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能 玻璃在界面上的 反射 、 透過特性 和內(nèi)部的 吸收特性： ｒ ——界面 的 反射百分比 ， A0——單程 吸收百分比 ， 1. 光學特性 4－ 32 反射百分比： 021 39。 北緯 ～ 60186。 4. 室外空氣綜合溫度 4－ 18 ? 導熱特性： 100 氣體 ～ Air:～ 液體 ～ Water:～ 建筑材料 ～ 鋼筋混凝土 :～ 金屬 ～ 240 建筑鋼材 20 保溫材料 ＜ 保溫材料其他要求 ： γ≯ 600～ 700kg/m3。人體對熱濕環(huán)境的反應(yīng) ——室內(nèi)熱濕環(huán)境標準 4。4－ 1 第 4章 建筑熱濕環(huán)境 主線： 1。從人體生理學、心理學 ——熱濕環(huán)境的評價 ——是建筑環(huán)境中最重要的部分 4－ 2 建筑熱濕環(huán)境 知識框架 半透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能 生理學基礎(chǔ) 心理學基礎(chǔ) 建筑熱濕環(huán)境 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 太陽輻射與綜合溫度 濕環(huán)境 非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能 穩(wěn)定特性 非穩(wěn)定特性 冷負荷形成及 計算方法 人體生理學和心理學 冬 圍護結(jié)構(gòu)負荷 空氣滲透負荷 光學特性 PMVPPD法 局部不舒適感 其他穩(wěn)定評價 熱舒適性方程 穩(wěn)定計算方法 諧波反應(yīng)法 冷負荷系數(shù)法 夏 人 ,照明 ,設(shè)備 得熱負荷概念 濕量計算 冷凝校驗 結(jié)露防治 溫態(tài)環(huán)境 動態(tài)環(huán)境 過度環(huán)境 熱濕環(huán)境 評價 4－ 3 1 3 4 5 5 5 5 9 7 1 3 2 2 6 8 1—氣溫 2—太陽輻射 3—室外空氣綜合溫度 4—熱空氣交換 5—建筑內(nèi)表面輻射 6—人體輻射換熱 7—人體對流換熱 8—人體蒸發(fā)散熱 9—室內(nèi)熱源 ? 室內(nèi)熱濕環(huán)境的形成 第 4章 建筑熱濕環(huán)境 4－ 4 基本概念 A: 室外氣象條件 ——外擾 B: 室內(nèi)發(fā)熱 /濕 /塵量 ——內(nèi)擾 (照明 、 設(shè)備 、 人體 、 散濕 ) C: 空調(diào)方式 ——廣義外擾 ◎ 外擾作用方式： ① 熱交換： 太陽輻射 (透明 /半透明體 ) 、 熱傳導 (圍護結(jié)構(gòu) )/（ 對流＋輻射 ） ② 空氣交換 ：空氣滲透 、 空調(diào)送風 ◎ 內(nèi)擾作用方式： ① 輻射 ② 對流 ③ 蒸發(fā) ★ 空氣狀態(tài)參數(shù) 變化的途徑： ① 對流 ② 空氣直接混合 ③ 蒸發(fā) 熱 ,濕 ,塵源 Vi,Ii,di,?i Vo,Io,do,?o tw Q W G Pqw Pqn I 墻體傳熱 /濕性能 ——影響內(nèi) /外擾對室內(nèi)空氣環(huán)境的作用 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 4－ 5 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 太陽輻射與室外空氣綜合溫度 Z,Z,Z, ?III CS 、?建筑表面的輻射作用 直射： IN 散射： S,S,S, ?III CS 、?地面反射： ID 天空散射： IS 太陽輻射 I0 大氣輻射 Iy 建筑表面接受的輻射 ，朝向，云層狀況等）， qay ( PtfI ?建筑表面的氣溫作用 綜合溫度 朝向）， ,)( GS,SZ,S, ?III S ?? ?4－ 6 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 太陽輻射與室外空氣綜合溫度 mN PII ?? 0法線直射強度： P——大氣透明度（反應(yīng)大氣污染、水蒸氣等顆粒對日射的衰減） m——大氣質(zhì)量（反應(yīng)日射強度到達表面的路程大?。? I0 IN I1 β L’=L/sinβ L dx dIx I0 NII ?0ZZCZSN IIII , ?、?LLm /??——呈指數(shù)衰減 P=IL/I0=exp(kL) 1. 大氣透明度 xKI Ixx dd ??? 4－ 7 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 太陽輻射與室外空氣綜合溫度 1. 大氣透明度 P＝ 1 最透明 變化范圍：~，在一個月份的晴天中可近似認為是常數(shù) 我國將大氣透明度作了 6個等級的分區(qū)， 1級最透明 東京晴天的大氣透明度逐月值 反應(yīng)大氣污染、水蒸氣等顆粒對日射的衰減 0 2 4 6 8 10 12月份大氣透明度 PP=IL/I0=exp(kL) 定義： 4－ 8 我國的大氣透明度分區(qū) 6 5 4 4 3 3 2 4 4－ 9 IN = I0 P m m = L’/L = 1/sin? 大 大 ? 為什么太陽高度角接近 0186。 γ↑→?↑；耐壓強度：＞ 4kg/cm2 要點 : 空隙率 , λair＜＜ λsolid tw tn λ αw ?w ?n αn 1 2 1. 圍護結(jié)構(gòu)傳導與熱對流 聚乙烯泡沫材料：～ 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因素 非透明體圍護結(jié)構(gòu)的熱工性能 ? 表面熱對流特性： 表 43 ?w 、 ?n = f(v、 ?－ t、熱面形式 ) λ——墻體導熱系數(shù)， W/mK 4－ 19 2. 表面輻射特性： 一般建筑內(nèi)墻： ～ ， 鋁箔 ～ 太陽集熱器 αs ↑， 保溫材料 ε↓→常貼鋁箔 ρ、 α、 τ——墻體表面反射率 、 吸收率 、 透射率 （ τ =0：非透明體；＜ 1：半透明體 ） αs——表面的太陽吸收率 紅磚： ε= αs= 外界 物體 輻射響應(yīng)特性 對外輻射特性 但 1??? ???bCC ?? ?s?? ??? ?Cb——黑體輻射系數(shù) ： W/(m2K4) ε——表面黑度： 影響室內(nèi)熱環(huán)境的物理因