建筑熱橋多維傳熱模型與仿真

內(nèi)容概要

　　在當今社會中，能源是人類社會經(jīng)濟發(fā)展得以進步的源泉和動力，而建筑節(jié)能是節(jié)能減排的重要領(lǐng)域。建筑節(jié)能工作受到了各國政府的高度重視。在開展的建筑節(jié)能工作中，低能耗建筑通過法規(guī)和技術(shù)規(guī)范得到了越來越多的發(fā)展。低能耗建筑越來越多地采用低導(dǎo)熱系數(shù)建筑保溫材料，以滿足對能耗及環(huán)境方面的要求。同時，現(xiàn)代建筑技術(shù)的發(fā)展帶來更復(fù)雜的內(nèi)部外部結(jié)構(gòu)，為了滿足對結(jié)構(gòu)方面的考慮，建筑同時需要應(yīng)用很多具有高導(dǎo)熱特性的建筑材料。由于建筑材料熱特性非連續(xù)或幾何條件的變化而導(dǎo)致具有明顯的多維熱傳導(dǎo)特性的熱橋現(xiàn)象在現(xiàn)代建筑中極其普遍，并在整個建筑能耗中占有重要的比例。然而，現(xiàn)有的建筑動態(tài)熱模擬計算軟件中，為了簡化模擬計算，在處理圍護結(jié)構(gòu)的傳熱問題時，都是利用一維熱模型來代替實際的三維傳熱，從而忽略了熱橋部位的影響，即使考慮到熱橋的影響也基本上是從靜態(tài)的角度予以修正。為了尋求更精確的計算方法，《建筑熱橋多維傳熱模型與仿真》以動態(tài)三維建筑熱橋低階模型及其與熱模擬軟件耦合來實現(xiàn)對建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱的模擬，從而對建筑熱橋多維傳熱予以更精確的修正。
　　所謂動態(tài)三維建筑熱橋低階模型及其與熱模擬軟件耦合，是分析建筑圍護結(jié)構(gòu)傳熱問題的一種更貼近實際傳熱計算結(jié)果的計算方法，它克服了一維熱模型忽略熱橋影響傳熱的缺點。《建筑熱橋多維傳熱模型與仿真》在構(gòu)建建筑圍護結(jié)構(gòu)多維動態(tài)傳熱狀態(tài)空間模型的基礎(chǔ)上，利用不同的模型分析工具，完成解決多維動態(tài)高階傳熱模型向低階模型轉(zhuǎn)化的過程，以獲得一個簡化的熱計算模型。

書籍目錄

符號表
第1章 緒論
1.1 背景及其理論與實際意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
1.2.1 建筑圍護結(jié)構(gòu)及相關(guān)的熱力系統(tǒng)的熱模擬研究
1.2.2 熱橋及其在房間熱力系統(tǒng)中的重要性
1.2.3 當前建筑熱模擬計算中的不足
1.3 本書的主要工作
第2章 系統(tǒng)狀態(tài)空間方程的建立
2.1 模型的假設(shè)及物理現(xiàn)象
2.1.1 必要的模型假設(shè)
2.1.2 物理現(xiàn)象和數(shù)學(xué)簡化表達
2.2 狀態(tài)模型
2.3 狀態(tài)空間的描述
2.4 圍護結(jié)構(gòu)傳熱模型的狀態(tài)空間表達
2.4.1 狀態(tài)方程系數(shù)矩陣的產(chǎn)生
2.4.2 兩控制體之間熱流的通用表達方法
2.4.3 系統(tǒng)矩陣的獲得
2.5 結(jié)果驗證
2.5.1 靜態(tài)條件下結(jié)果驗證
2.5.2 動態(tài)條件下結(jié)果驗證
2.6 本章小結(jié)
第3章 傳遞函數(shù)方法與辨識方法
3.1 傳遞函數(shù)模型
3.1.1 傳遞函數(shù)模型算法
3.1.2 傳遞模型的數(shù)值不穩(wěn)定性
3.2 子空間辨識獲取低階模型
3.3 子空間辨識算法的應(yīng)用
3.3.1 應(yīng)用實例一
3.3.2 應(yīng)用實例二
3.4 本章小結(jié)
第4章 模型減秩
4.1 模型減秩方法
4.1.1 Marshall的快慢反應(yīng)模型分解法
4.1.2 線性集合法
4.1.3 Moore方法（平衡實現(xiàn)法）
4.2 方程的求解
4.2.1 模態(tài)平衡形式
4.2.2 狀態(tài)方程的求解
4.3 模擬研究
4.3.1 空心砌塊的實驗與模擬計算
4.3.2 熱橋圍護結(jié)構(gòu)的減秩模型
4.4 本章小結(jié)
第5章 熱橋附加熱損失模型及TRNSYS植入
5.1 熱橋附加熱損失模型
5.1.1 熱橋附加熱損失矩陣
5.1.2 熱橋附加熱損失矩陣模型的驗證
5.2 模型的TRNSYS植入
5.2.1 TRNSYS的設(shè)計方法
5.2.2 熱橋附加熱損失低階模型的TRNSYS植入
5.2.3 模擬計算
5.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
結(jié)論
展望
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   在空心砌塊的諸多熱特性參數(shù)中，空心砌塊熱阻（m2?K／W）是最重要的一個，因為它能夠簡化暖通工程師的建筑熱損失的計算。然而，準確地確定它的熱阻值并不是一件輕松的事情，因為它不能簡單的利用一維的傳熱模型獲得。這是由于中空砌塊特殊的幾何結(jié)構(gòu)造成砌塊的孔洞與磚體之間的三維熱傳遞。因此，中空砌塊的熱阻值確定有著嚴格的規(guī)范限制。比如在歐洲，熱阻值穩(wěn)態(tài)條件下的結(jié)果是根據(jù)如下一些經(jīng)典的標準來確定的，其中一種是基于熱箱實驗的方法，另外一種是利用二維或者是三維計算的方法獲得的。 為了方便工程設(shè)計人員進行建筑能耗的計算，在一些國家的建筑熱工規(guī)范中，人們把常用的不同幾何尺寸、孔型安排、不同建筑材料的中空砌塊的傳熱系數(shù)（W／（m2?K））以表格的形式直接給出，如法國的“RT2000”。這樣就解決了中空砌塊這種熱橋構(gòu)件缺乏準確的計算依據(jù)的尷尬局面，而且圖表的形式簡單直接，大大方便簡化了熱工計算過程。然而，熱阻值只是衡量圍護結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)條件下熱損失的指標，如何解決中空砌塊在動態(tài)激勵下的熱損失計算成為我們進一步認識這類建筑構(gòu)件的新問題。誠然，在我們的實驗室研究條件下，解決這類問題也已經(jīng)不再十分的困難，因為我們可以通過數(shù)值計算的方法獲得它的準確計算結(jié)果。但是，當我們需要將此構(gòu)件所構(gòu)成的圍護結(jié)構(gòu)做全年，或供熱（冷）季的能耗分析時，或?qū)⒋祟悋o結(jié)構(gòu)與其他熱設(shè)備組成的整個建筑熱系統(tǒng)進行模擬分析時，由于它的多維動態(tài)條件下熱模型的高階特性，造成在現(xiàn)有條件下我們模擬過程無法進行。另外，這種只適用于有經(jīng)驗的研究人員在實驗室條件下的分析方法，很少有可能應(yīng)用于一般的工程計算，因為多維空間離散的高階矩陣模型和其繁重的計算過程是一般工程設(shè)計人員所無法承受的。正是因為它多維傳熱的復(fù)雜性，所以在絕大部分的建筑模擬軟件中都缺少此類建筑構(gòu)件的傳熱模型，也無法對此類建筑圍護結(jié)構(gòu)的建筑進行有效準確地熱模擬計算。而利用我們敘述的減秩模型可以很好地解決這個問題。 下面，我們將從模擬和實驗兩方面驗證減秩模型在熱模擬應(yīng)用中的有效性、實用性。首先，對實驗所利用的實驗裝置做一個簡單的介紹。 1）實驗裝置 實驗裝置是一套經(jīng)典的經(jīng)過標定的熱箱裝置Thermal CenterLyon（CETHIL）。該裝置可用來為試件兩邊的模擬環(huán)境提供需要的溫度、空氣速度、輻射條件。 實驗熱箱裝置包括： 兩個熱箱，其中一個熱箱中的溫度保持恒定；在另外一個熱箱中，熱箱可以提供一個“線性階躍”的溫度信號激勵； 附于實驗構(gòu)件表面的熱電偶以及置于熱箱內(nèi)空氣中的熱電偶； 附于實驗構(gòu)件表面的熱流計； 為了減少熱損失，在實驗構(gòu)件周圍給予充分的保溫。

編輯推薦

《建筑熱橋多維傳熱模型與仿真》是一本有關(guān)動態(tài)三維建筑熱橋低階模型及其與熱模擬軟件耦合的研究方面的專著。

圖書封面

評論、評分、閱讀與下載

---

    建筑熱橋多維傳熱模型與仿真 PDF格式下載

---