建筑熱工計算

建筑熱工計算匯報人：AA2024-01-20建筑熱工基礎(chǔ)建筑熱工計算方法建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫與隔熱設(shè)計建筑遮陽與通風(fēng)設(shè)計空調(diào)采暖系統(tǒng)能耗分析與節(jié)能技術(shù)總結(jié)與展望contents目錄建筑熱工基礎(chǔ)01溫度梯度驅(qū)動熱量總是自發(fā)地從高溫區(qū)域向低溫區(qū)域傳遞，直至達(dá)到熱平衡。熱傳導(dǎo)方式包括固體傳導(dǎo)、液體傳導(dǎo)和氣體傳導(dǎo)，其中固體傳導(dǎo)效率最高。熱傳導(dǎo)系數(shù)表示材料傳導(dǎo)熱量的能力，不同材料具有不同的熱傳導(dǎo)系數(shù)。熱傳導(dǎo)基本原理熱對流流體（氣體或液體）中由于溫度差異引起的熱量傳遞現(xiàn)象。自然對流與強(qiáng)制對流自然對流是由溫度差異引起的，而強(qiáng)制對流是通過外部設(shè)備（如風(fēng)扇或泵）實(shí)現(xiàn)的。熱輻射物體通過電磁波形式發(fā)射、傳播和吸收能量的過程，無需介質(zhì)即可進(jìn)行。熱對流與熱輻射包括墻體、屋頂、地板、門窗等，不同結(jié)構(gòu)傳熱性能各異。圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型傳熱系數(shù)熱惰性表示圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱能力的物理量，與材料導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)構(gòu)厚度等因素有關(guān)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)對溫度波動的抵抗能力，熱惰性好的結(jié)構(gòu)有利于室內(nèi)熱穩(wěn)定性。030201建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱特性太陽輻射室外空氣溫度風(fēng)速與風(fēng)向室內(nèi)熱源室內(nèi)外熱環(huán)境影響因素01020304太陽輻射是室外熱環(huán)境的主要影響因素，對建筑物表面溫度和室內(nèi)溫度有直接影響。室外空氣溫度的變化會影響建筑物的傳熱過程和室內(nèi)熱環(huán)境。風(fēng)速和風(fēng)向會影響建筑物表面與周圍空氣的熱交換，從而影響室內(nèi)熱環(huán)境。人體、照明、設(shè)備等室內(nèi)熱源會對室內(nèi)熱環(huán)境產(chǎn)生影響，需要進(jìn)行合理的設(shè)計和調(diào)控。建筑熱工計算方法02

穩(wěn)態(tài)傳熱計算方法熱流密度法通過測量建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的溫度差和熱流密度，計算傳熱系數(shù)和熱阻。熱箱法在實(shí)驗(yàn)室條件下，模擬建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱過程，測量熱箱內(nèi)外溫度、熱流密度等參數(shù)，計算傳熱系數(shù)。熱電偶法利用熱電偶測量建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外表面的溫度，通過計算溫差和熱流密度得到傳熱系數(shù)。123將非穩(wěn)態(tài)傳熱過程分解為多個穩(wěn)態(tài)傳熱過程的疊加，通過求解各階諧波的振幅和相位差，得到非穩(wěn)態(tài)傳熱系數(shù)。諧波分析法將建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)劃分為若干個小單元，對每個單元建立傳熱方程，通過求解差分方程得到非穩(wěn)態(tài)傳熱系數(shù)。有限差分法將建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)劃分為有限個單元，對每個單元建立傳熱方程，通過求解有限元方程得到非穩(wěn)態(tài)傳熱系數(shù)。有限元法非穩(wěn)態(tài)傳熱計算方法傳遞函數(shù)法通過建立復(fù)合結(jié)構(gòu)的傳遞函數(shù)，描述各層材料之間的傳熱關(guān)系，通過求解傳遞函數(shù)得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。多層平板法將復(fù)合結(jié)構(gòu)劃分為多個平行平板，對每個平板分別建立傳熱方程，通過求解方程組得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。等效熱阻法將復(fù)合結(jié)構(gòu)中的各層材料視為具有相同熱阻的等效材料，通過計算等效熱阻得到復(fù)合結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。復(fù)合結(jié)構(gòu)傳熱計算方法03參數(shù)化設(shè)計與優(yōu)化結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)，對建筑進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計和優(yōu)化，以提高建筑性能和降低能耗。01計算流體動力學(xué)（CFD）模擬利用CFD技術(shù)對建筑內(nèi)部空氣流動和溫度分布進(jìn)行模擬，以評估建筑的熱舒適性和能耗。02能耗模擬軟件使用能耗模擬軟件對建筑進(jìn)行全年能耗模擬，以優(yōu)化建筑設(shè)計方案和提高能源利用效率。數(shù)值模擬與仿真技術(shù)在建筑熱工中的應(yīng)用建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫與隔熱設(shè)計03聚苯乙烯泡沫塑料、礦棉、硅酸鹽復(fù)合保溫涂料等。常用保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)、蓄熱系數(shù)、密度、抗壓強(qiáng)度等。性能評價指標(biāo)根據(jù)建筑部位、氣候條件、使用要求等綜合考慮。材料選擇原則保溫材料選擇與性能評價根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)、室內(nèi)外溫差等參數(shù)進(jìn)行計算。保溫層厚度計算采用多層保溫、設(shè)置空氣間層、選用高性能保溫材料等。優(yōu)化方法避免保溫層過厚導(dǎo)致開裂、脫落等問題。注意事項保溫層厚度確定及優(yōu)化方法隔熱措施隔熱性能、室內(nèi)舒適度、節(jié)能效果等。效果評估指標(biāo)綜合評估方法結(jié)合實(shí)驗(yàn)測試、數(shù)值模擬等手段進(jìn)行綜合分析。設(shè)置遮陽設(shè)施、采用反射隔熱涂料、種植綠化等。隔熱措施與效果評估設(shè)計方案采用聚苯乙烯泡沫塑料作為外墻保溫材料，設(shè)置遮陽設(shè)施，采用反射隔熱涂料等措施。實(shí)施效果經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，該方案有效提高了建筑的保溫隔熱性能，降低了能耗和溫度波動，提高了室內(nèi)舒適度。項目背景位于寒冷地區(qū)的高層住宅樓，需要解決冬季保溫和夏季隔熱問題。案例分析：某高層住宅樓保溫隔熱設(shè)計實(shí)踐建筑遮陽與通風(fēng)設(shè)計04水平遮陽垂直遮陽綜合遮陽擋板遮陽遮陽設(shè)施類型及其性能特點(diǎn)適用于南向或接近南向的窗口，遮擋高度角較大的陽光，對室內(nèi)光照影響較小。適用于東南、西南向的窗口，遮擋高度角和方位角均適中的陽光，對室內(nèi)光照影響適中。適用于東北、西北向的窗口，遮擋高度角較小的陽光，對室內(nèi)光照影響較大。適用于東西向的窗口，通過擋板遮擋直射陽光，對室內(nèi)光照影響較小。利用風(fēng)壓、熱壓等自然力驅(qū)動空氣流動，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外空氣交換。自然通風(fēng)原理受建筑朝向、布局、間距等因素影響，風(fēng)壓大小和方向直接影響自然通風(fēng)效果。風(fēng)壓受室內(nèi)外溫差、進(jìn)排風(fēng)口高差等因素影響，熱壓作用可增強(qiáng)自然通風(fēng)效果。熱壓建筑群落的布局形式對風(fēng)環(huán)境有重要影響，合理的布局有利于改善自然通風(fēng)效果。建筑布局自然通風(fēng)原理及影響因素分析03合理選擇通風(fēng)設(shè)備類型及參數(shù)配置。01設(shè)計要點(diǎn)02根據(jù)建筑功能、空間布局等因素確定通風(fēng)量需求。機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)及案例分析01優(yōu)化通風(fēng)管道布局及風(fēng)口設(shè)計。02考慮節(jié)能降噪措施。03案例分析：以某辦公樓為例，采用機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)解決室內(nèi)空氣質(zhì)量問題。通過計算確定通風(fēng)量需求，選用高效低噪的通風(fēng)設(shè)備，并優(yōu)化管道布局和風(fēng)口設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了良好的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量和節(jié)能效果。機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)及案例分析遮陽設(shè)施對通風(fēng)的影響遮陽設(shè)施在遮擋陽光的同時也可能對通風(fēng)造成一定阻礙，需根據(jù)具體情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。通風(fēng)系統(tǒng)對遮陽的補(bǔ)充在遮陽設(shè)施無法滿足室內(nèi)光照需求時，可通過通風(fēng)系統(tǒng)引入室外新鮮空氣并排出室內(nèi)余熱余濕，改善室內(nèi)環(huán)境。綜合優(yōu)化策略結(jié)合建筑朝向、布局、功能等因素，綜合考慮遮陽與通風(fēng)的需求和特點(diǎn)，制定綜合優(yōu)化策略。例如，在南向窗口設(shè)置水平遮陽并結(jié)合機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良好的室內(nèi)環(huán)境；在東西向窗口設(shè)置擋板遮陽并結(jié)合自然通風(fēng)改善室內(nèi)空氣質(zhì)量等。遮陽與通風(fēng)綜合優(yōu)化策略探討空調(diào)采暖系統(tǒng)能耗分析與節(jié)能技術(shù)05空調(diào)采暖系統(tǒng)能耗主要包括設(shè)備能耗、輸配能耗和運(yùn)行管理能耗。其中，設(shè)備能耗占比最大，包括制冷機(jī)、鍋爐、風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的能耗。影響空調(diào)采暖系統(tǒng)能耗的因素眾多，如室內(nèi)外溫差、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)性能、設(shè)備效率、系統(tǒng)運(yùn)行策略等?？照{(diào)采暖系統(tǒng)能耗構(gòu)成及影響因素剖析影響因素能耗構(gòu)成選型原則在設(shè)備選型時，應(yīng)遵循高效、低能耗、環(huán)保的原則，選擇具有高性能系數(shù)、高效率、低噪音、低排放的設(shè)備。性能評價對于節(jié)能型空調(diào)采暖設(shè)備，應(yīng)進(jìn)行全面的性能評價，包括設(shè)備的能效比、制冷量、制熱量、噪音等指標(biāo)，以及設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性和維護(hù)性等。節(jié)能型空調(diào)采暖設(shè)備選型及性能評價根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)和建筑負(fù)荷變化，制定合理的空調(diào)采暖系統(tǒng)運(yùn)行策略，如分時段運(yùn)行、分區(qū)控制、變頻調(diào)節(jié)等，以降低系統(tǒng)能耗。運(yùn)行策略加強(qiáng)空調(diào)采暖系統(tǒng)的運(yùn)行管理，定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)，確保設(shè)備處于良好狀態(tài)。同時，加強(qiáng)能源計量和監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)并解決能源浪費(fèi)問題。管理措施空調(diào)采暖系統(tǒng)運(yùn)行管理策略優(yōu)化改造背景01某辦公樓原有空調(diào)采暖系統(tǒng)存在設(shè)備老化、能效低下等問題，導(dǎo)致能耗較高。為降低能耗，提高能源利用效率，對該系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能改造。改造措施02采用了高效制冷機(jī)、鍋爐和風(fēng)機(jī)等設(shè)備替換原有老舊設(shè)備；對輸配系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，減少了管道阻力和泄漏；安裝了智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動化運(yùn)行和遠(yuǎn)程監(jiān)控。改造效果03經(jīng)過節(jié)能改造后，該辦公樓空調(diào)采暖系統(tǒng)的能耗顯著降低，能源利用效率得到了提高。同時，室內(nèi)環(huán)境得到了改善，提高了辦公人員的舒適度和工作效率。案例分析總結(jié)與展望06隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的不斷進(jìn)步，建筑熱工計算將更加智能化，能夠自適應(yīng)地處理復(fù)雜的建筑熱工問題。智能化發(fā)展建筑熱工計算將與建筑學(xué)、土木工程、環(huán)境工程等多學(xué)科進(jìn)行更深入的交叉融合，形成綜合性的熱工設(shè)計方法和策略。多學(xué)科交叉融合借助高性能計算技術(shù)，建筑熱工計算將能夠處理更大規(guī)模、更復(fù)雜的建筑模型，提高計算精度和效率。高性能計算應(yīng)用建筑熱工計算領(lǐng)域發(fā)展趨勢預(yù)測新型建筑材料研發(fā)探索具有優(yōu)異熱工性能的新型建筑材料，如氣凝膠、相變材料等，為建筑熱工設(shè)計提供更多選擇。被動式設(shè)計策略通過優(yōu)化建筑形體、朝向、遮陽等被動式設(shè)計策略，降低建筑能耗，提高室內(nèi)熱舒適性。可再生能源利用充分利用太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉矗瑸榻ㄖ┡?、制冷等提供清潔能源，減少對傳統(tǒng)能源的依賴。提高建筑熱工性能的創(chuàng)新思路探討建立全面、科學(xué)的建筑熱工性能評價標(biāo)準(zhǔn)，為建筑設(shè)計提供明確的指導(dǎo)。建筑熱工