基于圍護(hù)結(jié)構(gòu)變化熱阻的冬季供暖運(yùn)行峰值負(fù)荷獲得方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及建筑材料性能測(cè)量評(píng)估的技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種基于圍護(hù)結(jié)構(gòu) 變化熱阻的節(jié)能建筑群冬季供暖運(yùn)行峰值負(fù)荷的獲得方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自二十世紀(jì)七十年代以來(lái)，由于世界性的能源緊張，一些國(guó)家采取了嚴(yán)厲的政 策以提高設(shè)備和建筑的能效，在國(guó)務(wù)院頒布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》 (2006-2020年）中，建筑節(jié)能被列為重點(diǎn)領(lǐng)域和優(yōu)先主題之一。但在在以往的節(jié)能建筑能 耗設(shè)計(jì)計(jì)算及供能系統(tǒng)調(diào)節(jié)中，其建筑能耗中的圍護(hù)結(jié)構(gòu)能耗只是受室內(nèi)外環(huán)境因素的影 響，沒(méi)有考慮到圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身的熱阻變化對(duì)能耗的影響，尤其是新建建筑，將會(huì)導(dǎo)致冬季供 暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)荷達(dá)不到設(shè)計(jì)的室內(nèi)舒適性標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)生陰冷潮濕的感覺(jué)。
[0003] 在現(xiàn)有的建筑材料熱物理性質(zhì)表中，熱物性參數(shù)是建筑材料在某一含濕狀態(tài)下的 熱物性參數(shù)值，在進(jìn)行相關(guān)的理論研宄及工程應(yīng)用中，大部分忽略了含濕量變化對(duì)其的影 響。目前，對(duì)節(jié)能建筑供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行調(diào)節(jié)都沒(méi)有考慮保溫層內(nèi)含濕量的熱質(zhì)耦合 傳遞及相變對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻的影響。但實(shí)際上，建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)是典型的多層多孔結(jié)構(gòu)，圍 護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的熱傳遞、濕傳遞及空氣滲透是一個(gè)典型的熱質(zhì)耦合傳遞過(guò)程。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的 熱濕傳遞會(huì)影響建筑物的熱工性能，進(jìn)而影響建筑能耗。文獻(xiàn)[Milosjerman, RobertCerny。 Effect of moisture content on heat and moisture transport and storage properties of thermal insulation materials. Energy and Buildings 53 (2012)39 -46]指出在與能耗相關(guān)的任何評(píng)估、評(píng)價(jià)中尤其是保溫材料忽略熱濕傳遞的影響都不是一 個(gè)好辦法，未考慮含濕量影響的熱損失評(píng)估遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離于真實(shí)值。
[0004] 在考慮建筑材料內(nèi)部的熱濕（質(zhì)）耦合傳遞時(shí)，建筑材料內(nèi)含濕量的多少及迀移 會(huì)影響其熱物性參數(shù)。若為建筑保溫材料，內(nèi)部的含濕量變化對(duì)熱物性參數(shù)的影響將更大 (含濕量的導(dǎo)熱系數(shù)等熱物性參數(shù)遠(yuǎn)大于保溫材料），對(duì)節(jié)能建筑的保溫性能、建筑供暖能 耗及耐久性都將產(chǎn)生不可忽略的影響。
[0005] 目前對(duì)節(jié)能建筑冬季供暖系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)均以固定熱阻計(jì)算的供暖系 統(tǒng)峰值負(fù)荷（設(shè)計(jì)負(fù)荷），沒(méi)有考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)含濕量及其傳遞的影響，但在設(shè)備選型時(shí)會(huì) 留有一定的富裕度（約10% )。因此在新建節(jié)能建筑供暖系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)時(shí)，在設(shè)計(jì)負(fù)荷的 基礎(chǔ)上，考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫層內(nèi)的含濕量及其傳遞和相變對(duì)供暖能耗的影響，重新確定節(jié) 能建筑供暖系統(tǒng)的年運(yùn)行峰值負(fù)荷，使其更接近實(shí)際，節(jié)能建筑也可達(dá)到更加舒適的室內(nèi) 環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明目的在于在為新建節(jié)能建筑群（小區(qū)）冬季供暖系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)提供一種 基于圍護(hù)結(jié)構(gòu)變化熱阻的運(yùn)行峰值負(fù)荷的獲得方法。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了基于圍護(hù)結(jié)構(gòu)變化熱阻的建筑群冬季供暖運(yùn)行峰 值負(fù)荷的獲得方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟一、獲取圍護(hù)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)保溫層有效導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算值Xeffi+，計(jì)算公式為：
[0009] λ eff 計(jì)=〇· 2w平均 + λ dry;
[0010] 為保溫層內(nèi)的平均體積含濕量，λ 為保溫層干燥狀態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)；
[0011] 步驟二、在保溫層有效導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算值和供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)室內(nèi)外環(huán)境條件下，計(jì)算 保溫層平均含濕量?jī)鼋Y(jié)溫度所在位置到保溫層外表面距離Xi+，計(jì)算公式為：
[0012]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于圍護(hù)結(jié)構(gòu)變化熱阻的建筑群冬季供暖運(yùn)行峰值負(fù)荷的獲得方法，其特征在于， 包括以下步驟： 步驟一、獲取圍護(hù)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)保溫層有效導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算值A(chǔ)rffi+，計(jì)算公式為： λ eff 計(jì)=〇· 2W平均 + 入 dry; 為保溫層內(nèi)的平均體積含濕量，λ 為保溫層干燥狀態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)； 步驟二、在保溫層有效導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算值和供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)室內(nèi)外環(huán)境條件下，計(jì)算保溫 層平均含濕量?jī)鼋Y(jié)溫度所在位置到保溫層外表面距離Xi+，計(jì)算公式為：
其中，1??為根據(jù)設(shè)計(jì)資料查得的圍護(hù)結(jié)構(gòu)除保溫層外的其它層熱阻之和，R4為圍護(hù) 結(jié)構(gòu)保溫層外側(cè)各層材料的熱阻之和，kt。分別為供暖系統(tǒng)供暖負(fù)荷室內(nèi)外設(shè)計(jì)溫度，tx 為保溫層內(nèi)含濕量?jī)鼋Y(jié)溫度，L為保溫層厚度； 步驟三、計(jì)算得到保溫層凍結(jié)實(shí)際厚度X ;
其中，人把液=0.29界內(nèi)+人(117，人杜1?固 =1.23界外+人(117，界內(nèi)、界外分別為步驟二計(jì)算的凍結(jié) 位置內(nèi)側(cè)和外側(cè)的平均含濕量； 步驟四、計(jì)算保溫層有效熱阻Reffft,計(jì)算公式為：
其中，&"@為保溫層內(nèi)含濕量結(jié)冰部分的熱阻，Reffis為未結(jié)冰部分的熱阻； 步驟五、計(jì)算節(jié)能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總有效熱阻Reff;
步驟六、若滿j
I η%為設(shè)定值，則以設(shè)計(jì)供暖總負(fù)荷Q,&為此節(jié)能建筑群 小區(qū)該年度供暖系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化峰值負(fù)荷Ott，即Ott = Q,& ; 若不滿足，則按下式確定供暖系統(tǒng)運(yùn)行峰值負(fù)荷的優(yōu)化值Ott: -en
Ris為節(jié)能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)熱阻，P是設(shè)計(jì)總負(fù)荷中圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)負(fù)荷所占的比例。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得方法，其特征在于，步驟一獲取圍護(hù)結(jié)構(gòu)的相應(yīng)保溫層 有效導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算值A(chǔ)rff i+的步驟前包括： 測(cè)量預(yù)先埋設(shè)在保溫層內(nèi)各測(cè)點(diǎn)的液態(tài)體積含濕量； 根據(jù)測(cè)得的含濕量值，計(jì)算得到保溫層內(nèi)的平均體積含濕量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的獲得方法，其特征在于，沿保溫層厚度方向均勻布置至少四 個(gè)測(cè)點(diǎn)，在保溫層內(nèi)外表面各布置一個(gè)測(cè)點(diǎn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得方法，其特征在于，步驟一中的干燥狀態(tài)為：將被測(cè)試樣 品進(jìn)行干燥，定期稱重直至重量不再發(fā)生變化，即認(rèn)為被測(cè)試樣品達(dá)到干燥狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得方法，其特征在于，分別計(jì)算保溫層X(jué) #位置內(nèi)側(cè)和外側(cè) 含濕量的平均值、^h ;w @為埋設(shè)在xi+位置內(nèi)側(cè)的各測(cè)點(diǎn)含濕量平均值，《#為埋設(shè)在xi+ 位置外側(cè)的各測(cè)點(diǎn)含濕量平均值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲得方法，其特征在于，若步驟六中Q Q.&，則以后各年度 均以設(shè)計(jì)負(fù)荷為運(yùn)行峰值負(fù)荷。
【專利摘要】本發(fā)明提供了基于圍護(hù)結(jié)構(gòu)變化熱阻的冬季供暖運(yùn)行峰值負(fù)荷獲得方法，在節(jié)能建筑供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)荷的基礎(chǔ)上，考慮節(jié)能建筑保溫層內(nèi)含濕量及其相變對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱阻的影響，為節(jié)能建筑群(小區(qū))冬季供暖系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)提供基于圍護(hù)結(jié)構(gòu)變化熱阻的運(yùn)行峰值負(fù)荷，使得城市能源提供者可以根據(jù)更精確、更符合實(shí)際的供暖系統(tǒng)運(yùn)行峰值負(fù)荷來(lái)調(diào)節(jié)供暖負(fù)荷，避免出現(xiàn)能源供給不足或不及時(shí)的民生問(wèn)題。
【IPC分類】G01N25-20, G01K17-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104634484
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510091227
【發(fā)明人】孔凡紅, 謝穎, 趙強(qiáng), 郭小強(qiáng)
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月28日