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  自然通风条件下轻钢活动板房热环境计算研究     [作者:admin 点击:

   

全国中文核心期刊自然通风条件下轻钢活动板房热环境计算研究梁志滔,张小英(华南理工大学电力学院广东广州510640)模型建立了模拟围护结构传热的一维非稳态传热方程、室内空气温度变化的热平衡方程及建筑自然通风量的换气方程。选取南方地区夏季某一天的气象参数,计算了24h内围护结构温度与室内空气温度。计算结果表明苯乙烯(EPS)夹芯板有良好的隔热作用,但在太阳照射较强烈时房顶内表面的温度仍然偏高因此仍需要加强房顶的隔热在自然通风条件下室外温度变化对室内温度的影响十分显著。

  0前言在我国建筑能耗曰益增大的情况下新型围护结构的利用以及自然通风等节能措施在建筑节能的研究和实际工程中越来越受到重视。活动板房在建筑工地上广泛应用其结构为钢架结构围I护结构为隔热夹芯板具有面密度小、阻燃、隔基金项目:广东省科技工业攻关计划项目(2006B13301001):2009-04-02声、保温等特性,而且运输便捷安装方便,防潮效果好。鉴于多数活动板房没有空调设备,对其在自然通风条件下的热环境进行研究具有重要的意义。

  国内外学者在建筑热环境领域中已做了大量的研究,KosnyJ和KosseckaE天津大学的杨昭W等对节能建筑复合墙体的非稳定态热工性能进行了研究差坪和赵秉文H进行了单层建筑自然通风量计算的研究。

  本文在以聚苯乙烯夹芯板(EPS)为围护结构的轻钢活动板房基础上构建几何模型,建立了围护结构传热的一维非稳态传热方程、室内空气温度变化的热平衡方程及建筑自然通44新型建筑材料2009.9风量的换气方程。考虑室外逐时温度、太阳照度等参数的变化,计算了该建筑在自然通风条件下24h内的围护结构温度与室内空气温度。

  1物理模型以活动板房为基础构建的物理模型如圄1所示。建筑的外墙与房顶均采用聚苯乙烯(EPS)夹芯板,板材厚度为51mm(中间聚苯乙泡沫层厚度为50mm内外表面各覆盖0.5mm的薄钢板)。计算时假设该建筑不受相邻建筑的影响且该建筑内部没有内热源。建筑外部的热源考虑太阳直射辐射、天空散射、大气长波辐射、地面反射和辐射的作用建筑外部的散热考虑外表面与外界环境的对流与辐射换热。建筑内表面的换热考虑内表面间的辐射换热、内表面与室内空气的对流与辐射换热通过门、窗的太阳辐射对内表面的作用。

  图丨轻钢活动板房的结构与热环境示t 2数学模型2.1围护结构传热的计算由于围护结构的厚度远小于其长度和竞度,沿其厚度方向的传热远大于长度和竞度方向因此采用一维非稳态导热式进行计算。

  热J/(kg*K)导热系数,W/(nrK)和温度,°C;为时间《8;为沿厚度方向的坐标m,内表面指向外表面方向为正。式(1)在内外表面上的边界条件+Is(3)式(2)、式(3)中:w和分别为围护结构内表面温度及其相邻温度节点的温度,C和tw,-1分别为围护结构外表面温度及其相邻温度节点的温度,C和tf分别为室内和室外空气温度,CQi为内表面净辐射换热量(吸热为正),W/m2;为外表面净辐射换热量(吸热为正),W/m2良和分别为室内和室外对流换热系数取hm=3W/(m2-KF由中的公式(1)确定。对式(1)~式(3)使用控制容积法进行离散得出一全隐格式的方程组,其系数矩阵为三对角阵,用追赶法进行求解。

  2.2室内空气温度的计算假定室内空气温度均匀,换热考虑室内空气与围护结构内表面的辐射和对流换热以及通过门窗吸收的太阳辐射。由此建立室内空气的热平衡方程,并按显示格式进行离散得式的发射率(辐射率)取心=0.7;in、Cpin和a,n分别为室内空气的密度Jkg/m3、比热J/(kg*K)和吸收率(取am=0.18);G为自然通风量Jkg/sF为门窗总面积m2;bi为垂直通过门的太阳辐射热流,W/m2;wj、w0j和分别为围护结构内表面j的面积沭温度,C和对流换热系数,W/(m2*K);w0.和Tin分别为围护结构内表面j和室内的温度K. 2.3自然通风量的计算为简化自然通风的计算,把窗户面积与门面积合并为一个开口。计算建筑在热压作用下的自然通风量。设开口中和面高度为hm.中和面把开口分为下风口A和上风口B.当tin  自然通风量G:系数(AB=0.65)F为门、窗的总面积即2 2.4围护结构内表面净辖射热流的计算经简化处理把围护结构内表面的辐射换热分为内表面间的热辐射换热以及内表面与室内空气之间的辐射换热2部分考虑。将开启的门、窗的辐射视为黑体辐射其辐射即为通过法向投影面积的太阳辐射能,并把门窗合并为一个开口处理。考虑内表面辐射为灰体辐射在计算时根据灰体封闭腔辐射理论运用网结法求出各内表面以及房间地面的有效辐射。房间地面视为温度等于地表温度的恒温表面。

  根据有效辐射计算内表面间辐射换热的净热流为:考虑内墙与室内空气的辐射换热,则内表面总的净辐射热流为:面K的角系数;j-F为内表面j对开口F的角系数。

  2.5围护结构外表面辖射热流的计算外表面净辐射热流:阳辐射的吸收率(对外墙取=0.3房顶上取=0.8);1为外表面与外界(包括大气和地面)的长波辐射换热,W/m2.太阳的投入辐射包括太阳的直射辐射、天空散射、大气长波辐射和地面反射辐射其数值按太阳照度查得到。围护结构外表面与大气的辐射换热qi按式(13)计算:外墙取fg=0.5.房顶是双坡结构其吸收的地面辐射相对较;wi为围护结构外表面温度,K为地表温度,K. 3计算结果与分析计算圄1所示建筑在夏季某一天的围护结构及室内的温度变化。围护结构材料的参数根据中的数据选取。

  圄2和圄3分别为东房顶和西房顶内、外表面的温度变化。从早上5:0开始,由于房顶所受的太阳辐射逐渐增强房顶外表面温度迅速上升而内表面温度则逐渐上升,内外表面温差开始增大外表面温度高于内表面。东房顶外表面温度在11:0左石达到最大值81.6°C;内表面温度在13:0左石达到最大值42.3°C.西房顶内、外表面温度在13:0左石达到各自的最大值43.6°C和80.2°C.在房顶内、外表面温度达到各自的最大值后随着太阳辐射的减弱,内、外表面温度开始下降,内、外表面温差也逐渐减小。在晚上19:0后随着太阳辐射的消失,内、外表面温度基本相等并继续缓慢下降其下降过程一致持续到第2天早上5:0.从房顶内、外温度的比较来看夹芯板起到了很好的隔热效果但由于房顶所受的太阳照射较强,其内表面会向房间及其它围护结构的内表面发出辐射导致各围护结构内表面的温度升高。

  图。1西房顶内。外表面的温度变化圄4、圄5分别为南墙和北墙内、外表面的温度变化。由于南北墙受到太阳照射比其它围护结构少,在经过各内表面间的辐射换热后房顶发出辐射南北窗的内表面会吸收热量。

  当墙体内表面吸收的热量大于外表面时,就出现内表面温度高于外表面温度的现象。其中南墙受到的太阳照射比北墙高,而门窗设在南墙上(见圄1),因此在自然通风条件下,南墙内、外表面温差比北墙小。早上8:0到晚上19:0南墙内表面温度高于外表面温度。在13:0左石南墙内、外表面温度达到各自最大值39.7C和39.1°C.而北墙内表面温度从5:0开始迅速上升,并在19:0前始终高于其夕h表面温度。在13D0左石北墙内、外表面达到各自的最大值42.7C和39.0C.圄6和圄7分别为东墙和西墙内、外表面的温度变化。在白天太阳照射下东墙早上所受的太阳辐射较高,而西墙下午所受的太阳辐射较高。早上东墙外表面吸收的热量比内表面多其外表面温度高于内表面温度西墙外表面吸收的热量比内表面少其外表面温度低于内表面温度。下午东墙外表面吸收的热量比内表面少其外表面温度低于内表面温度西墙外表面吸收的热量比内表面多,其外表面温度高于内表面温度。东墙外表面温度在9:0达到最大值42.7°C;内表面温度在13:0达到最大值40.1°C.西墙外表面温度在15:0达到最大值44.6C;内表面温度在13:0达到最大值41.3C.西墙内。外表面的温度变化圄8为室内、外空气的温度变化。在自然通风条件下,室内和室外的温度变化趋势基本相同。从早上5:0开始,室内温度高于室外温度,室内、外温差逐渐增大。13:0时,室内温度达到最大值36.5C,室外温度达到最大值35.2C之后,室内、外温度开始下降温差逐渐减小。在19:0时,室内外温度基本相等,并在此后一直到第2天早上5:0,室内温度略低于室外温度。室内外温度的下降趋势也一直持续到第2天早4结语本文建立了轻钢活动板房热环境分析的理论模型,计算自然通风条件下南方地区夏季某一天24h中其围护结构温度和室内空气温度变化。计算结果表明苯乙烯夹芯板有良好的隔热作用。但在外界太阳照射较强烈时房顶内表面的温度还是偏高。房顶的热状况对其它内表面影响很大通过内表面间的辐射换热其它外墙的内表面温度均会相应升高这也在一定程度上影响了建筑的热舒适性。因此,加强房顶的隔热在夏季中对提高室内环境的热舒适性有重要的意义。建筑的室内温度随着室外温度的变化而变化,两者的温差没有明显增大。在自然通风条件下,室外温度变化对室内温度的影响十分显著。

  全国中文核心期刊橡化沥青非固化防水涂料及其复合防水系统徐立、孟梅2(1.徐州卧牛山新型防水材料有限公司江苏徐州221151;。徐州西关化工厂江苏徐州221006)杂的施工作业面并可自动找寻漏水部位修复已损坏的防水层。详细介绍橡化沥青非固化防水涂料的性能和特点,并以屋面防水为例阐述了该涂料和改性沥青卷材复合防水系统和施工工艺。

  国家体育场(鸟巢)工程在2008年5月奥运前夕即将交付使用时地下室顶板变形缝区域出现渗漏问题。原设计采材和防水涂料的研究。

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