屋面保溫模型

1、摘要摘要：在我國(guó)北方地區(qū)，夏熱冬冷，夏季屋頂溫度高達(dá)攝氏75度，冬季最低會(huì)降至攝氏零下40度，在采暖期和制冷期都會(huì)消耗大量的能源，保溫隔熱成為建筑節(jié)能的一個(gè)重要研究課題。因此，針對(duì)城市居民樓很多都是簡(jiǎn)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(huì)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(wèn)題，不用考慮其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)的情況。第一步，建立屋面?zhèn)鳠崮Ｐ?。首?/p>

2、對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行討論，模型中主要考慮溫度和含水率變化對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)的影響；接下來(lái)對(duì)單層材料傳熱情況進(jìn)行分析，由于材料導(dǎo)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(guò)求積分的方式計(jì)算其傳熱量；進(jìn)而討論多層材料傳熱情況，多層材料間熱傳導(dǎo)，考慮其穩(wěn)定傳導(dǎo)過(guò)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(shí)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(guò)

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??；當(dāng)厚度增大到一定程度時(shí)，屋面?zhèn)鳠崃孔兓吔跇O小值，即此時(shí)的厚度不需要再增加。因此利用求導(dǎo)求極值的方法，求解最佳厚度；再通過(guò)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(jì)效益最佳厚度模型。增加保溫層厚度會(huì)使保溫效果增強(qiáng)，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(méi)有考慮經(jīng)濟(jì)因素；在經(jīng)濟(jì)效益最佳厚度模型中，我們合理的考慮的經(jīng)濟(jì)效益的因素。從保溫材料生命周期考慮其綜合費(fèi)用出發(fā)，既考慮初次投資費(fèi)用的多少，同時(shí)考慮生命周期內(nèi)損耗能量?jī)r(jià)值；通過(guò)求屋面生命周期總費(fèi)用的極限值，得出經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)條件下，屋面保溫層的最佳厚度。對(duì)于不同的材料優(yōu)劣的比較，在計(jì)算出其最佳厚度的基礎(chǔ)上，比較其最少生命周期費(fèi)用；進(jìn)一步比較的其節(jié)能效率的高低；進(jìn)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(shí)的投資節(jié)能比。模型結(jié)論：材料最佳厚度經(jīng)濟(jì)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(dǎo)導(dǎo)熱系數(shù)保溫材料經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)節(jié)能S屋面的受熱面積2mQ0不加保溫層時(shí)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(jià)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(fèi)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(duì)應(yīng)的能源價(jià)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：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)一

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