高层建筑外墙的保温与节能分析

【摘要】： 随着高层、超高层建筑的大量建造，建筑能耗不断加剧，而能源短缺又日益严重，因此建筑节能变得尤为重要。外墙是建筑围护结构最主要的部分，通过外墙传热所造成的能耗损失约占建筑外围护结构总能耗损失的48％，因此，研究高层建筑外墙的保温节能特性是十分必要的。 首先，对哈尔滨地区几个典型结构高层建筑外墙的传热系数及温度场进行了现场检测。结果表明，高层框架结构外墙和剪力墙结构外墙相比，前者的保温材料厚度可相对小些，保温材料性能可相对差些；同时，建议后者选用高效保温材料。另外，供暖模式影响墙体内表面温度及热流密度的变化幅度。 其次，对检测过程的影响因素给予了分析。分析表明，墙体传热阻的检测误差受墙体热惰性、室外风速以及热流计本身的影响。给出了相应的修正公式。 再次，基于检测中墙体传热过程的非稳态数值模拟，验证了本文选用的数值模拟方法的可行性。通过对比分析不同保温形式的优缺点，以及模拟不同保温形式下外墙内表面温度的稳定性和墙体结构层的温差，说明外保温体系的优势。 另外，对墙体的衰减倍数和延迟时间进行了研究。证明二者受墙体保温形式，墙体结构层材料以及保温材料的影响。建议哈尔滨地区，保温材料选用挤塑苯板，结构层优先选用陶粒空心砌块。 最后，以哈尔滨地区某一框架结构高层建筑为例，分析了保温材料的最优厚度。计算出了哈尔滨地区高层建筑常用的外保温墙体保温层最优厚度，并通过经济回收期的计算，证明外保温墙体既节能又省钱。 【关键词】：建筑节能 保温隔热 传热系数 数值模拟 保温层厚度
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TU111.4
【目录】：

• ABSTRACT5-7
• 摘要7-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 课题研究的背景及意义12-14
• 1.1.1 建筑节能的必要性12-13
• 1.1.2 东北地区建筑节能存在的问题13
• 1.1.3 我国目前进行建筑节能的机遇13-14
• 1.2 国内外建筑节能发展概况14-15
• 1.2.1 国外建筑节能发展概况14
• 1.2.2 国内建筑节能发展概况14-15
• 1.3 国内外墙体传热及保温技术的研究现状15-18
• 1.3.1 国外研究现状16-17
• 1.3.2 国内研究现状17-18
• 1.4 本科研小组的研究成果18-19
• 1.5 本文的主要研究内容19-20
• 1.6 本文研究路线20-21
• 第2章 外墙温度场及传热系数的检测与分析21-40
• 2.1 高层建筑结构体系及外墙材料21-22
• 2.1.1 框架承重的结构体系21-22
• 2.1.2 剪力墙承重的结构体系22
• 2.2 墙体传热过程的论述22-23
• 2.3 传热系数的现场测试方法23-25
• 2.3.1 热箱法23
• 2.3.2 红外热像检测法23-24
• 2.3.3 热流计法24-25
• 2.4 测试仪器25-26
• 2.5 检测对象及测点布置26-28
• 2.5.1 测试对象26-27
• 2.5.2 测点布置27-28
• 2.6 温度场和热流密度的检测结果与分析28-32
• 2.6.1 测试结果28-31
• 2.6.2 结果分析31-32
• 2.7 传热系数的计算结果与分析32-33
• 2.8 检测过程影响因素分析33-38
• 2.8.1 墙体热惰性对检测的影响分析33-35
• 2.8.2 室外风速对检测的影响分析35-37
• 2.8.3 热流计对检测的影响分析37-38
• 2.9 本章小结38-40
• 第3章 外墙保温系统的选择40-46
• 3.1 外墙内保温体系40-41
• 3.2 复合夹心墙保温体系41
• 3.3 外墙外保温体系41-44
• 3.3.1 外保温体系的优点42-43
• 3.3.2 外保温体系存在的问题与防治措施43-44
• 3.4 高层建筑外墙外保温常用做法44-45
• 3.4.1 保温层与钢筋混凝土结构层同时浇注44
• 3.4.2 用聚合物砂浆粘贴EPS板或XPS板44
• 3.4.3 外喷聚氨酯硬泡体44-45
• 3.4.4 保温浆料涂层外保温45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 外墙非稳态传热的数值模拟与分析46-64
• 4.1 概述46
• 4.2 本论文选用的非稳态数值计算方法46-47
• 4.3 有限差分法差分格式的确定47
• 4.4 实际检测中墙体温度场的非稳态数值模拟47-52
• 4.4.1 有限差分方程式的建立47-49
• 4.4.2 边界条件的确定49
• 4.4.3 具体数学模型的建立49-50
• 4.4.4 模拟结果与分析50-52
• 4.5 不同保温形式墙体温度场的数值模拟52-59
• 4.5.1 传热模型主体结构的确立52-53
• 4.5.2 边界条件的确定53-54
• 4.5.3 模拟结果与分析54-59
• 4.6 复合墙体衰减倍数和延迟时间的计算59-63
• 4.6.1 不同保温形式的复合墙体对比60-61
• 4.6.2 主体结构材料不同的外保温墙体对比61-62
• 4.6.3 外保温材料不同的复合墙体对比62-63
• 4.7 本章小结63-64
• 第5章 复合墙体节能经济性分析64-77
• 5.1 满足节能65%热工要求的保温层厚度的设计64
• 5.2 满足经济要求的保温层厚度的设计64-68
• 5.2.1 生命周期耗费分析法65
• 5.2.2 外墙单位面积热损失的计算65-66
• 5.2.3 保温层最佳经济厚度模型的建立66-68
• 5.3 哈尔滨高层建筑外保温墙体满足节能要求的保温层厚度68-69
• 5.4 哈尔滨高层建筑外保温墙体满足经济要求的保温层厚度69-73
• 5.4.1 保温层厚度与费用的关系70-71
• 5.4.2 典型墙体保温层最佳经济厚度的确定71-72
• 5.4.3 保温层最佳经济厚度影响因素分析72-73
• 5.5 哈尔滨地区常用外保温墙体保温层最优厚度73-74
• 5.6 保温材料经济回收期分析74-76
• 5.6.1 算例74-75
• 5.6.2 不同外保温材料的经济回收期75-76
• 5.6.3 不同外保温墙体XPS的经济回收期76
• 5.7 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果83-84
• 致谢84-85
• 附录85-87

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