035周期性变化内热源条件下的建筑围护结构蓄热对室内温度波动的影响.docVIP

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周期性变化内热源条件下的建筑围护结构蓄热对室内温度波动的影响

段双平1，张国强2，李玉国3

(1．西南科技大学土木工程与建筑学院；

2.湖南大学土木工程学院；

3．香港大学机械工程学院）

摘要利用建筑围护结构本身具有的蓄放热特性可以有效降低建筑能耗及提高建筑热舒适性。通常将建筑中可存储和释放能量的物质叫做蓄热体。按照蓄热体位置分布的不同，可以分为内蓄热体、外蓄热体两种。考虑到因透过窗户的日射得热近似按正弦规律变化，所以本文将室内热源（包括人体、照明、设备散热及透过窗户的日射得热）强度处理为按正弦规律变化的周期函数。考虑到地球是一个重质蓄热体，所以室外温度相对于太阳辐射存在时间延迟。本文得出了室内温度相对于室外温度的延迟时间随建筑的时间常数、无量纲对流换热系数、傅立叶时间常数、室内热源引起的室内温度增值变化幅度、室外温度波动幅度的变化规律。本文给出了预测室内温度相对于室外温度的延迟时间的数值解。

关键词周期变化内热源蓄热室内温度延迟时间

TheEffectofExternalThermalMassonIndoorTemperatureConsidering

PeriodicInternalHeatSource

Abstract：thermalmassofabuildingcanreducecoolingorheatingloadandprovideamorestableandcomfortablethermalenvironmentforoccupants.Thermalmassisatermusedtodescribetheabilityofbuildingmaterialsofstoringheat(thermalstoragecapacity),theabilityofabsorbingheatandreleasingitatalatertime.Accordingtoitslocation,thermalmasscanbeapproximatelyclassifiedintotwotypes:externalandinternal.Asthesolarradiationgaininabuildingisnotaconstant,anon-constantheatsourceisconsidered.Wemodelthetotalheatsourceinthebuildingasasemi-periodicone,includingheatgainfrompeople,lighting,otherheat-generatingequipmentandthedirectsolargain.Inaddition,wealsoconsiderthattheoutdoorairtemperaturehasaphaseshiftdelaywithrespecttosolarradiationastheearthactsasheavythermalmass.Itisfoundthatboththephaseshiftofindoorairtemperaturearedeterminedbythetimeconstantofthesystem,twodimensionlesssurfaceconvectiveheattransfernumbers,theFouriertimeconstant,thefluctuatingamplitudesoftheindoorairtemperatureriseduetointernalheatgainandtheoutdoorairtemperatureconsideringaperiodicinternalheatsource.Simpleformulaeandsomenumericalsolutionsforpredictingphaseshiftofindoorairtemperaturearealsopresented.

Keywords:Periodic,Internalheatsource,thermalstorage,indoortemperature,time