风速风向对不同保温形式南墙冬季太阳辐射得热的影响

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建筑能耗在我国总能源消耗中占的比例很高。随着人们生活水平的不断提高,我国的采暖空调能耗也面临着严峻的挑战,减少对一次性能源的使用,降低采暖空调能耗及开发新能源已成为我国经济可持续发展的关键。冬季充分利用太阳能对降低建筑供暖能耗有重大意义,墙体在冬季充分吸收利用太阳能是降低供暖能耗的主要途径之一,且已经证明可以大大的减少采用空调能耗。墙体的蓄热,尤其是保温墙体的蓄热作为建筑围护结构节能技术的重要一环,对于调节室内温度、提高室内环境舒适性、降低冬季采暖能耗等起着重要的作用,相关问题的研究也越来越受到关注。太阳辐射加热墙体后,墙体储存部分热量,受热墙体也会通过对流散热向大气中散发热量,因此墙体对太阳能的净吸收热量不仅受墙体表面吸收系数的影响,还受控于墙体表面温度和外表面的对流换热系数。外墙保温是实现建筑节能的主要途径,外墙保温主要分为内保温与外保温。由于保温层相对结构层而言具有良好的保温隔热性能,受太阳辐射后内外保温墙体的外表面温度变现差异很大,导致受太阳辐射加热的墙体通过对流换热向大气中传递的散热量差别也很大,进而影响了墙体对太阳能的实际吸收效果。此外,除了室内外温度、湿度和辐射等因素,外环境风速和风向也是决定墙面对流换热系数和墙体表面换热过程的主要因素。风速和风向的改变会导致建筑外表面对流换热系数的变化,进而影响墙体向外环境的实际散热量。为此,本文拟采用CFD数值模拟方法,对以上海为代表的长江下游地区的普通建筑墙体内部传热过程进行动态模拟计算,以分析风速、风向等对不同保温形式围护结构外表面温度、对流换热系数与全天净得热量的综合影响。结果表明风向和风速的变化对于不同保温形式的围护结构外表面对流换热系数、外表面温度的影响都较大,其中背风面墙体外表面温度大于迎风面温度,且风速越小,外表面温度值越大。另外,外保温形式墙体相对内保温形式而言,墙体内部各面温差较大,对室外温度变化的衰减作用也更为明显。对于墙体得散热而言,风向和风速也均对内外保温形式墙体有影响,背风面墙体的净得热量大于迎风面墙体,且南墙在一天中的净得热量随着风速增大而下降,但当风速增大到3m/s后变化趋于平缓。内保温墙体全天得热蓄热性能明显优于外保温墙体。因此采用内保温更有利于实现该地区冬季建筑节能。
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