建筑墙体动态热性能与热阻热容分配优化研究是选择或研发合适构造墙体的关键,对推动建筑节能科技进步发展与实现建筑节能意义重大。目前研究主要存在以下问题:热阻热容密集墙体的动态绝热特性不明确,墙体热阻热容分配的优化思路与优化方法面临挑战,实际室外气候热环境下热阻热容优化分配机理亟需解决。针对以上问题,开展了建筑墙体动态绝热特性与热阻热容分配优化研究,主要学术创新与贡献包括:(1)建立了墙体简化热网模型来求解动态传热,通过开展绝热盒实验验证了模型的可靠性。基于热电类比原理建立了绝热墙体简化热网模型,采用遗传算法进行模型热阻热容参数的辨识。采用溶胶-凝胶法和常压干燥技术制备了气凝胶绝热板(AIP),搭建了绝热盒动态传热实验平台,开展了绝热盒实验测试。与测试值相比,采用模型计算的盒内、外表面温度偏差最大值分别为1.3和0.8 ~oC,验证了简化热网模型的可靠性。进一步对比了周期性室外边界下不同保温绝热盒的动态绝热性能,并开展了敏感性分析,发现AIP可有效提升动态绝热性能,比传统保温材料能耗减少约35%。(2)首次提出了通过优化热阻热容分配与热阻热容密集来提升墙体动态绝热性能。基于简化热网模型,预测了新型AIP复合墙体的动态绝热特性,通过与传统保温墙体对比分析了蓄热系数与热惰性指标、逐时温度和热流密度、延迟时间和衰减因子、动态热阻和能耗的差异。对比了不同保温墙体(AIP和传统保温材料)与保温方式(内保温、夹心保温和外保温)对热阻热容分配和动态绝热特性的影响,得出了新型保温材料更需要优化其在墙体中分布位置的结论。对比了热阻和热容不同密集程度(0.32、0.65和0.97)和密集位置(墙体内侧、中间、外侧和夹心)对墙体热阻热容分配和动态绝热特性的影响,发现了热阻夹心密集和热容中间密集的墙体动态绝热性能较好,证明了密集程度越大墙体越需要优化其热阻热容空间分配位置。明确了墙体热阻热容密集下的动态绝热特性。(3)创建了墙体热阻热容分配优化方法。从传热学反问题优化思路,基于粒子群寻优算法,结合简化热网模型,建立了墙体热阻热容分配的优化方法。将该方法应用于AIP墙体案例,获得了热阻分配最优比为2:1:2,热容分配最优比为1:1。分析了热阻热容粒子寻优过程,对比了与传统保温分配方式的节能效果,以及初步探索了热阻热容的最优分配机理。优化后墙体能耗减少17.3%?44.3%,优化方法的计算耗时仅占传统方法的0.12%,显著提高了计算效率。基于热阻热容最优分配和密集程度规律,指导设计了两组绝热优化墙体,其动态绝热性能分别提升了13.6%和14.9%,与最优分配墙体的相似度分别高达96.5%和99.8%,远大于传统保温墙体相似度42.6%。初步解除了如何分配热阻热容使墙体能耗最少的困境。(4)首次揭示了墙体热阻热容最优分配的区域化影响机理。基于热阻热容分配优化方法,预测了中国五大气候区城市墙体的热阻热容最优分配,分析了其热阻热容优化过程和优化效果。对比了各气候区墙体的优化后耗热节能率、耗冷节能率和综合节能率,探索了墙体热阻热容优化节能率的区域化影响。引入了气候区墙体热/冷能耗,建立了其与优化后节能率的线性关系式,为快速评价区域墙体优化后节能潜力提供了有效方法。引入了区域墙体热容因子来定量评价墙体热容对优化后能耗的影响,分析了墙体热阻热容最优分配的区域化影响机理,并开展了基于热阻热容最优分配的区域墙体绝热设计。低热容因子区域的优化绝热墙体与最优分配墙体的相似度高达99%以上,而高热容因子区域仍需进一步优化热容密集程度来提高相似度。初步实现了针对室外热环境因地制宜地优化外墙热阻热容分配。