何　悠（西南交通大學希望學院,成都　610500　?。?/p>

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自然通風隔熱結構的熱工性能分析

何悠
（西南交通大學希望學院,成都610500）

摘 要：本文提出了一種適用于夏熱冬暖地區(qū)的自然通風隔熱外墻結構的設想。本文主要采用的計算方法是非穩(wěn)態(tài)導熱計算中的有限差分法，通過對不同隔熱結構的熱工性能 進行比較，發(fā)現自然通風隔熱結構隔熱性能比普通的隔熱外墻的隔熱性能高。

關鍵 詞：隔熱結構；非 穩(wěn)態(tài)導熱分析；建筑節(jié)能

1　引言

夏熱冬暖地區(qū)[1]主要集中在南方沿海地區(qū),年日平均溫度大于25℃以上的有100到200天。該地區(qū)氣候炎熱，建筑能耗主要在夏季的各種制冷設備上。夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能，已經勢在必行。

2　自然通風隔熱結構的介紹

（1）模型的確立及依據：對于夏熱冬冷地區(qū)，隔熱外墻通風顯然是非常重要的。故該模型主要的特點是增加其通風性能。根據質量守恒定律可知，流速隨截面積縮小而增大。故提出的模型為下大上小的四棱臺。故該模型可以提高氣體流出的速度。

（2）空氣間層越寬，空氣流量自然越大。但是空氣間層達到一定值時，空氣流量不再增加。故本文采用80mm厚的空氣間層并采用600mm高的隔熱板。

（3）模型的具體材料及構造：保溫隔熱材料為熱膨脹系數與聚氯乙烯。

（4）隔熱結構的形狀為直角梯臺,高600mm，上部厚40mm,下部厚80mm。隔熱結構的最外層是厚5mm的保溫材料，中間是用聚氯乙烯制成的空心方格，最里面是厚5mm的保溫材料。

3　自然通風隔熱結構模型的熱工性能分析

本文采用有限差分法[2-3]：第一，空氣為理想連續(xù)氣體，且粘性系數恒為，普朗特數為7.07，導熱系數為；第二，空氣和保溫板的傳熱系數不隨溫度的變化而變化，且保溫板的導熱系數為。

3.1模型的非穩(wěn)態(tài)導熱分析

通風隔熱結構外表面x=0處的邊界條件為：

其中，h為換熱系數。自然通風隔熱結構每平方米的吸收到太陽的熱量為Q（t）。

根據（1）式，當時間為t時，在X=0處，室外邊界條件的差分形式為：

當時間為t時，在X=n處，室內的邊界條件的差分形式為：

孔洞內空氣的自然流動速度與溫度是耦合關系:結構外壁向孔洞內空氣傳入熱量,使孔洞內空氣溫度升高，空氣以某一速度上升,假設該速度為0.05m/s?？锥赐獗跍囟葹門,質量流量，隔熱結構孔洞外壁面積為S，經過單位時間空氣溫度升高到T1。

孔洞內空氣與結構的換熱系數可根據等壁溫平板的特征數方程,近似求解得h=3.2 w / m2K 。

3.2自然通風隔熱結構孔洞空氣動力分析

在孔洞體系中取一個控制體有：

由6、7、8式整理得

將（9）式積分整理得最后得到孔洞中空氣的流速為

4　結果分析

熱輻射量最高為412.3W/m2，孔洞流速僅為0.9m/s，外墻的溫度已經接近于室溫?？锥粗恍璺浅５偷娘L速就能帶走大量的熱，故隔熱結構自然通風是解決夏熱冬暖地區(qū)太陽輻射量大問題的很好方法。

5　結論與展望

自然通風隔熱結構的隔熱性能優(yōu)于實心和中空不對流隔熱結構，且能有效的解決夏熱冬暖地區(qū)西面山墻的隔熱問題。本文主要是理論分析。

參考文獻：

[1]唐平安，凌云，曹榮光.夏熱冬暖地區(qū)住宅建筑節(jié)能措施[J].建筑節(jié)能,2007(04):18-21.

[2]Francesca Stazi,Ambra Vegliò,Costanzo Di Perna,Placido Munafò.Experimental comparison between 3 different traditional wall constructions and dynamic simulations to identify optimal thermal insulation strategies Energy and Buildings 60 (2013) 429-441

[3]Omidreza Saadatian,K.Sopian,C.H.Lim,Nilofar Asim,M.Y.Sulaiman.Trombe walls:A review of opportunities and challenges in research and development[J].Renewable and Sustainable Energy Reviews,Volume 16,Issue 8,(October 2012),6340-6351

作者簡介：何悠（1988-），女，廣西柳州人，碩士，助教，主要從事：土木工程教育工作。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.018