当前位置 : 首页 > 最新资讯 > 理工论文范文 > 基于频率法的建筑围护结构热工现场检测技术

基于频率法的建筑围护结构热工现场检测技术

来源 : 互联网
作者 : 118期刊网
发布时间 : 2019-03-09 17:19:33

1简介


1.1研究背景和主题意义

在建筑能耗方面,通过围护结构传热的能耗占整个建筑能耗的73%~77%[1]。为了促进建筑节能技术,正确的建筑节能设计和评价,使建筑真正成为一个节能的绿色建筑,就要准确把握建筑的真实热性能。建筑围护结构的热性能测试主要包括两个方面。一种是测量建筑围护结构中某些部件(如墙壁,门和窗户)的热性能,另一种是测量外壳的整体热性能。对于所描述的第一个方面,目前可用于实验室测试的方法相对成熟,并且已经开发了一系列国际规范[5-7]和北美标准[8,9]。然而,对于外壳结构的整体热性能的现场测量,目前还没有用于精确测量外壳结构的热性能的经过验证的方法和装置或系统。测试建筑物墙壁传热系数的方法是基于墙壁的一维热传导,建立建筑物墙壁两侧的温差,并测试从高温侧到高温侧的热流。低温侧转换建筑试件的传热系数[10]。目前,国内常用的检测建筑围护结构传热系数的方法有:热流计法,热箱法,温控箱 - 热流计法和恒功率平面热源法[11]。上述方法各有特点,但都有一定的局限性。热流计法和恒功率面热源法使用导热系数作为建筑围护结构的热性能评价指标。热流计法测试仪器简单,对待测墙体的要求低,但不能充分反映建筑节能特性,并进行检测。它受季节限制。必须在加热期间进行测试,或人为地产生明显的室内和室外温差。测试条件高,测试时间长。它不适用于大面积和大型建筑物的检测,热流量计的测试误差很大。 ,达到10%,这些缺陷成为现场试验传热系数的重要缺陷[12,13]。热箱法和温控箱 - 热流计法采用传热系数作为建筑围护结构的热性能评价指标,也不能充分反映建筑节能特点,设备大,处理由于在某些地方形成明显的温差,不能保证一维传热的测量条件,操作不方便,测量点选择困难。测试结果与实际测试结果存在较大误差,无法测量热桥和其他部件的热性能。虽然节能标准在设计阶段对建筑围护结构的热性能提出了节能要求[2-4],

材料,结构,安装方法和质量对封套结构的传热性能影响很大,不保证建筑物完工后能达到节能标准。因此,由于缺乏现场测量数据和评估,无法真正评估建筑物和外壳的节能效果,导致HVAC的加热和冷却负荷的大量计算。设计时,设备选择能力过大。导致建筑能源浪费。

...........


1.2国内外建筑能耗测试研究现状

建筑能耗研究逐渐成为近年来的研究热点,一些文献已经出版。 20世纪70年代的石油危机引发了世界建筑节能事业,并导致了能源评估技术的出现和发展。 20世纪90年代,建筑能耗审计已成为美国和欧洲国家共同的建筑节能技术,已成为建筑节能的关键。美国建立了一个建筑能耗统计数据库,并使能耗数据尽可能清晰[14]。加拿大

在1993年和1997年进行了两次家庭能源使用抽样调查,并根据调查数据,获得了加拿大能源消费趋势估算公式。在此基础上,加拿大和美国能源部合作开发设备使用和更新数据软件,为住宅建筑能源模拟提供科学可靠的方法[15]。从国外相关研究文献综述来看,大多数研究都集中在建筑能耗预测模型和建筑节能技术措施上。 Martin Ordenes等。研究了建筑围护结构的热学参数,提出了建筑围护结构的导热系数和热容量两个特征,以描述建筑围护结构的热性能。在此期间获得了建筑能耗评估的结果[16]。 Luis Perez-Lombard等。研究了暖通空调建筑的能量转移和消耗途径,绘制了能量流图,有利于研究建筑能耗的形成机制[17]。 John E. Seem提出了一种改进的层次聚类算法,该算法有助于构建能耗预测和监测[18]。亚伦史密斯等人。研究了Energy Plus能量预测模型的改进方法[19]。 Alan K. Meier等。通过实验验证,可以通过短期测试数据预测建筑能耗[20]。自20世纪90年代以来,一些小规模的建筑能耗调查已经开展。近年来,在建筑能耗逐年增加的背景下,建筑节能已成为热门话题,并引起了广泛关注。许多业内人士进行了一些相关的能耗调查和节能潜力研究工作。从1989年开始,以涂凤祥为首的“中国建筑节能经济技术政策研究小组”调查了中国北方供热地区和长江沿岸的重庆,宜昌,武汉和南京等城市的各类建筑。改善热能环境和能源消耗状况,完善中国建筑节能政策和计划。它还获得了城市单位建筑面积能耗数据,为建筑节能法规和政策的制定提供了有力的数据基础。这是中国历史上最早的综合建筑能耗调查[21]。龙伟定等。对上海市公共建筑当前能耗进行了调查分析,并提出能效作为建筑节能评价指标比单位面积平均一次能源消耗更合理[22]。吴海滨等人通过对北京市410名城镇居民家用空调用电量的调查研究,以建筑面积为自变量,计算出空调用电量的计算公式。未来家用空调的消费量。对数量进行了分析和预测[23]。根据调查结果,严超钦利用DEST建筑热环境模拟分析软件,在合理简化的基础上,对各省市家用空调的耗电量进行了估算[24]。建设部科技发展中心与哈尔滨工业大学合作,调查哈尔滨市建筑物基本情况,个别建筑能耗,住宅建筑总能耗,供热区煤耗,并编制了建筑能耗统计软件[25]。

..........


2频率特性方法的理论基础


2.1包络结构的传热过程分析

GB / T 50353-2005:外壳结构是指围绕建筑空间的墙,门,窗等构成建筑空间,以抵御环境的不利影响(包括一些配件)。根据建筑物中的位置,外壳结构分为外围保护结构和内壳结构。外部保护结构是指直接接触室外空气的支撑结构,包括外墙,屋顶,侧窗,外门等,以抵御风雨,温度变化,太阳辐射等,并应具有保温,隔热,隔音,防水,防潮,防火,耐用等性能。内壳结构是指直接接触不同o的外壳结构

室外空气,如隔断墙,楼板和内门窗。它起到隔离室内空间的作用,应具有隔音,隔离线和一些特殊要求。传热过程由三种基本传热模式的组合形成:热传导,热对流和热辐射。由于建筑物内部和外部之间的温差,建筑物的内部通过这三种基本的传热模式与建筑物的外部进行热交换。建筑物内部的高温和潮湿环境,热舒适性的优缺点和能量消耗量与建筑围护结构的热性能密切相关。热传导,也称为热传导,是指当温度的不同部分没有相对位移或不同物体之间的直接接触时,由诸如分子,原子和自由电子的微粒子的相对运动引起的热传递现象。热传导是物质的固有属性,纯热传导通常只发生在致密固体中[51]。根据热传导的定义,热传导的条件需要直接接触,并且在物体的内部部分之间没有宏观位移。它是周围粒子(分子,原子或电子等)的不规则运动,这是物体的固有属性。只要存在温差,就会在固体,液体和气体中发生热传导。对于建筑物,热传导现象主要发生在建筑围护结构的墙壁,窗户和屋顶内。

............


2.2相似性标准

热扩散率表征物体的各个部分在加热或冷却物体时趋于均匀的能力。物体内部温度的变化率取决于边界条件影响向内传播的速率。热扩散率是物理参数,表示物质的热导率与其储存热能的能力之间的对比,从而反映物质的热导率的动态特性。 Δc是在1℃的温度下物体的单位体积吸收的热量(每单位体积物体的热容量)。例如,铁棒的一端放置在炉子中,另一端很快会感觉到热,这是由于铁棒的大的热扩散率a。当手在冬天放在铁板或相同温度的木板上时,铁板感觉更冷,因为铁板的热扩散系数a大于木板的热扩散系数。对于非稳态热传导,a的值很大(λ很大或Δc很小),这意味着在传热过程中,使用较少的热量来提高物体沿途的温度,以及更多热量传递到物体内部。 ,导致物体中每个点的温度上升得更快。可以看出,值的大小表示在加热和冷却期间物体的每个部分的温度变化的速度。对于瞬时不稳定的热传导,a越大,过量过程所需的时间越短,即加热或冷却过程所需的时间越短。对于周期性的非稳态热传导,较大的值意味着较小的温度波衰减和时间延迟,并且传播速度越快。

...........


3 ANNSYS软件介绍和数值模拟应用.......... 24

3.1数值模拟软件和解决方案应用程序简介...... 24

3.1.1数值模拟软件简介....... 24

3.1.2仿真软件在本课题研究中的应用....... 27

3.1.3建立控制方程....... 28

3.1.4确定边界条件....... 28

3.1.5计算区域和控制方程的离散化...... 28

3.2模型验证.......... 28

3.3本主题模拟应用...... 35

3.4本章摘要.......... 38

4测试系统设计........... 39

4.1试验研究设计.......... 39

4.2测试测试例.......... 39

4.3本章摘要.......... 54

5结果分析........... 55

5.1 HVAC工程负荷计算软件的介绍和应用..... 55

5.2数值模拟结果分析.......... 57

5.3测试1测试过程控制和结果分析.......... 71

5.4试验2试验结果分析...... 75

5.5本章摘要.......... 93


5结果分析


本文通过理论公式,ANSYS仿真软件,HVAC工程设计软件计算和实际测试,对单一材料的频率特性进行了对比分析。热情

l还通过频率特性方法在现场测试了包络结构的性能。现在分析不同的实验和计算结果。

..........


5.1 HVAC工程负荷计算软件的介绍和应用

为确保建筑真正成为节能绿色建筑,必须严格控制建筑的规划,设计和施工。在建筑设计过程中,需要在准确选择冷却或加热设备之前计算建筑物的空调负荷。空调冷负荷的计算是HVAC设备选择的基础。其准确性对整个建筑的节能和运行效果有很大影响。准确,有效,合理的空调冷负荷计算方法对暖通空调行业非常重要。 。中国的空调冷负荷计算方法经历了几十年的发展并取得了很大进展,但仍存在一些问题。目前,我国空调冷负荷的计算主要存在以下问题:(1)不同空调冷负荷计算软件的计算结果存在较大差异,不能有效指导工程实践; (2)在实际工程中,空调系统设备的选择普遍存在偏差。大,这与空调冷负荷计算的准确性有一定的必然联系; (3)实际工程中使用的空调制冷负荷计算软件很多,对各种方法的差异和准确性研究较少。如何选择空调冷负荷计算软件没有明确的指导; (4)在实际应用中对空调冷负荷计算的理解存在一定的误区。这使得空调冷负荷计算结果的准确性受到很大影响; (5)自20世纪80年代以来,我国空调负荷计算方法的理论研究进展缓慢,该领域的研究成果正在国际上发生变化。


.............


结论


准确掌握建筑物和建筑物外壳的热性能是正确设计和评估建筑物能效的先决条件。本文通过分析现有测试方法的不足,提出了建筑围护结构热力性能的动态现场检测。方法 - 频率特性方法用于检测和评估外壳中某些部件(例如外墙,内墙,窗户)的热性能以及建筑外壳的整体热性能。在研究由单一材料和多层材料组成的墙体时,通过理论计算,数值模拟,现场试验和工程软件相结合的研究。得出以下结论:

(1)当建立与参考壁相同的热传导模型进行验证时,数值计算结果与理论值差别不大,证明物理模型和加载的UDF程序能够准确地进行传热过程。的墙。准确的数值模拟计算。在分析模拟数据时,应采用传热后的数据稳定或周期稳定进行分析,以避免分析结果出错。

(2)不同的材料对应频率特性图中不同的频率特性曲线,频率特性是材料的固有特性,频率特性规律可以用频率特性作为材料的特征参数,通过制作标准频率特征标准和制定定性判断标准是一种直接将测量结果与标准值进行比较的方法,用于现场检查外壳结构的热性能是否符合标准。

(3)材料的频率特性不受温度波形状的影响,即温度波形状对频率特性的影响可以忽略不计。这是因为室外温度波不是标准正弦波,仍然可以绘制标准频率特性图,为评估外壳结构的热性能提供理论依据。论文降重

(4)对于单均值材料,幅频特性曲线是指数函数曲线,相频特性曲线是多项式函数的函数,它们的系数与材料本身的性质有关。

.........


更多优惠

期刊推荐