夏热冬冷地区间歇性用能状态下墙体保温节能对比研究

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对于墙体节能技术,北方采暖地区一直采用外保温墙体结构,且取得了很好的节能效果,但是将其推广到夏热冬冷地区,节能效果不够理想。这主要是因为两个地区在用能特点上有差异,因此需要结合夏热冬冷地区的用能特点,找到适合该地区的墙体节能技术。本文基于夏热冬冷地区间歇性用能的特点,针对典型居室建立了三维动态传热模型,首先通过试验数据与相应数值计算的对比,验证了本文数值计算理论方法的可行性,接着数值计算分析了几种常用墙体结构(无保温墙体结构、自保温墙体结构、内保温墙体结构和外保温墙体结构)下的空调夏季制冷能耗和冬季制热能耗。结果表明外保温墙体结构节能效果不够理想,内保温墙体结构和自保温墙体结构是更好选择。空调制冷负荷以及制热负荷的不同主要是因为通过墙体内壁面热流的不同。1)内保温墙体结构夏季可以形成较低的内壁面温度,冬季可以形成较高的内壁面温度,因此其内壁面与室内的温差较低,内壁面热流较低,达到比较理想的节能效果。2)自保温墙体结构的因其材料热容量很小,热扩散率很大,墙体温度变化很快,内壁面热流处于内保温墙体结构与外保温墙体结构之间,节能效果也不错。3)对于外保温墙体结构,夏季制冷时,虽然墙体平均温度相对其它墙体结构较低,减少了墙体在夜间的散热,但保温层贴在墙体外侧,阻碍了墙体向室外环境的散热,墙体只能将大部分的热量流向室内;冬季外壁面保温层对内壁面热流影响不大。综合来看,其节能效果不够理想。然后针对内保温墙体结构,还进一步研究了空调能耗与空调设定温度的关系。结果表明,夏季空调设定温度每调高一摄氏度可以节能大约6%,冬季空调设定温度每调低一摄氏度可以节能大约8%。最后采用全生命周期成本分析方法对内保温墙体结构的保温层最优厚度进行了分析研究,结果表明0.03m为保温层最优厚度。即在该保温层厚度下,保温系统的初始费用与能耗费用的总和最低。
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