高性能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果評(píng)價(jià)與理論體系構(gòu)建.pdf

1、建筑相關(guān)能耗占社會(huì)總能耗的40％左右，實(shí)行建筑節(jié)能是節(jié)能減排工作的重要組成部分。在建筑運(yùn)行過(guò)程中，超過(guò)三分之一的能耗用于調(diào)控室內(nèi)居住環(huán)境;隨著人們對(duì)居住環(huán)境要求的提高，該能耗還在持續(xù)攀升。室內(nèi)環(huán)境調(diào)控是為了對(duì)抗室外劇烈變化的自然環(huán)境。不受控的室外環(huán)境和受控的室內(nèi)環(huán)境由建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)分隔。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的性能決定了室外環(huán)境對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響程度，進(jìn)而從根本上影響建筑能耗。因此，提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能性能是降低建筑能耗最有效也是最重要的途徑。學(xué)者們廣泛研

2、究了各種節(jié)能材料在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用效果，希望籍此構(gòu)建高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)。例如，使用相變材料增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)熱能力，使用隔熱材料增強(qiáng)隔熱能力，使用熱致變色材料調(diào)控太陽(yáng)輻照等。這些研究關(guān)注的重點(diǎn)大多是對(duì)材料自身的性質(zhì)提升，對(duì)性質(zhì)與節(jié)能性能之間的關(guān)系研究則相對(duì)缺乏。對(duì)節(jié)能機(jī)理的全面認(rèn)識(shí)有助于指明材料研究的正確方向，避免無(wú)效嘗試。本論文的研究目標(biāo)是從現(xiàn)有典型先進(jìn)節(jié)能材料的應(yīng)用中總結(jié)出底層的節(jié)能機(jī)理，為高性能圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建方法提供理論指導(dǎo)。為此，開(kāi)展

3、了下述工作。
　　利用建筑智能節(jié)能測(cè)試與示范平臺(tái)和建筑能耗模擬軟件，以戶外全尺寸實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬方法，展示并比較了以定形相變材料為代表的儲(chǔ)熱材料和以膨脹聚苯乙烯為代表的隔熱材料在非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用效果，分析了應(yīng)用位置、季節(jié)和氣候等因素對(duì)應(yīng)用效果的影響。研究發(fā)現(xiàn):在建筑中使用儲(chǔ)熱材料可顯著增強(qiáng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)熱能力，有助于降低室內(nèi)空氣的波動(dòng)幅度，進(jìn)而提高熱舒適度;儲(chǔ)熱材料在輕質(zhì)建筑中的應(yīng)用效果相比重質(zhì)建筑更加明顯;隔熱材料在冬季可有效

4、提高室內(nèi)熱舒適度，在夏季卻會(huì)降低熱舒適度?；诘湫筒牧系膽?yīng)用分析，進(jìn)一步總結(jié)了材料的隔熱性能和儲(chǔ)熱性能在非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的節(jié)能機(jī)理，揭示了適用于被動(dòng)建筑和主動(dòng)建筑的理想墻體材料。結(jié)果表明:理想非透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，不同朝向和位置的墻體所需的材料性質(zhì)是不同的;理想的性質(zhì)應(yīng)能夠促進(jìn)各墻體發(fā)揮其有利作用，并抑制不利影響。
　　在對(duì)透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的研究中，首先以二氧化釩熱致變色窗為例，探討了窗戶的太陽(yáng)輻射調(diào)控能力對(duì)窗戶節(jié)能效果的影響。發(fā)現(xiàn):現(xiàn)有

5、VO2貼膜玻璃的太陽(yáng)輻射調(diào)控能力較弱，僅適用于夏季節(jié)能;調(diào)控能力并不能代表節(jié)能能力，調(diào)控有可能反而會(huì)降低節(jié)能效果。據(jù)此，作者進(jìn)一步深入探討了調(diào)控能力與節(jié)能能力的關(guān)系，發(fā)展了熱致變色窗智能調(diào)控能力的判斷方法，闡明了智能調(diào)控與節(jié)能性能的內(nèi)在關(guān)系?；趯?duì)長(zhǎng)波熱輻射對(duì)建筑節(jié)能影響規(guī)律的認(rèn)識(shí)提出了一種新型雙重智能調(diào)控窗，展示了在調(diào)控太陽(yáng)輻射的基礎(chǔ)上進(jìn)一步調(diào)控長(zhǎng)波輻射帶來(lái)的節(jié)能效果。最后以雙層窗為例，介紹了增強(qiáng)窗戶隔熱性能帶來(lái)的降低得熱和阻礙散熱的

6、效果。
　　通過(guò)對(duì)現(xiàn)有典型先進(jìn)節(jié)能材料的客觀評(píng)價(jià)和相應(yīng)節(jié)能機(jī)理的分析，總結(jié)出了高性能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的理想性質(zhì):在被動(dòng)建筑夏季應(yīng)用中，接收較強(qiáng)太陽(yáng)輻照的墻體應(yīng)該具有較強(qiáng)的隔熱能力和儲(chǔ)熱能力，而接收太陽(yáng)輻照較少的部分則應(yīng)該在具備一定儲(chǔ)熱能力的同時(shí)降低隔熱能力;在主動(dòng)建筑中，極佳的隔熱性能是理想外墻所應(yīng)具備的特性，而理想內(nèi)墻則應(yīng)同時(shí)具備較強(qiáng)的儲(chǔ)熱能力和導(dǎo)熱能力;理想的熱致變色窗應(yīng)該在20℃附近發(fā)生相轉(zhuǎn)變以滿足不同季節(jié)的節(jié)能需求，相轉(zhuǎn)變帶來(lái)