[发明专利]基于围护结构变化热阻的冬季供暖运行峰值负荷获得方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑材料性能测量评估的技术领域，特别地，涉及一种基于围护结构变化热阻的节能建筑群冬季供暖运行峰值负荷的获得方法。

背景技术

自二十世纪七十年代以来，由于世界性的能源紧张，一些国家采取了严厉的政策以提高设备和建筑的能效，在国务院颁布的《国家中长期科学与技术发展规划纲要》(2006-2020年)中，建筑节能被列为重点领域和优先主题之一。但在在以往的节能建筑能耗设计计算及供能系统调节中，其建筑能耗中的围护结构能耗只是受室内外环境因素的影响，没有考虑到围护结构自身的热阻变化对能耗的影响，尤其是新建建筑，将会导致冬季供暖系统设计负荷达不到设计的室内舒适性标准，产生阴冷潮湿的感觉。

在现有的建筑材料热物理性质表中，热物性参数是建筑材料在某一含湿状态下的热物性参数值，在进行相关的理论研究及工程应用中，大部分忽略了含湿量变化对其的影响。目前，对节能建筑供暖系统的设计和运行调节都没有考虑保温层内含湿量的热质耦合传递及相变对围护结构热阻的影响。但实际上，建筑的围护结构是典型的多层多孔结构，围护结构内的热传递、湿传递及空气渗透是一个典型的热质耦合传递过程。建筑围护结构的热湿传递会影响建筑物的热工性能，进而影响建筑能耗。文献[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]指出在与能耗相关的任何评估、评价中尤其是保温材料忽略热湿传递的影响都不是一个好办法，未考虑含湿量影响的热损失评估远远偏离于真实值。

在考虑建筑材料内部的热湿(质)耦合传递时，建筑材料内含湿量的多少及迁移会影响其热物性参数。若为建筑保温材料，内部的含湿量变化对热物性参数的影响将更大(含湿量的导热系数等热物性参数远大于保温材料)，对节能建筑的保温性能、建筑供暖能耗及耐久性都将产生不可忽略的影响。

目前对节能建筑冬季供暖系统进行设计时，围护结构均以固定热阻计算的供暖系统峰值负荷(设计负荷)，没有考虑围护结构内含湿量及其传递的影响，但在设备选型时会留有一定的富裕度(约10％)。因此在新建节能建筑供暖系统运行调节时，在设计负荷的基础上，考虑围护结构保温层内的含湿量及其传递和相变对供暖能耗的影响，重新确定节能建筑供暖系统的年运行峰值负荷，使其更接近实际，节能建筑也可达到更加舒适的室内环境。

发明内容

本发明目的在于在为新建节能建筑群(小区)冬季供暖系统的运行调节提供一种基于围护结构变化热阻的运行峰值负荷的获得方法。

为实现上述目的，本发明提供了基于围护结构变化热阻的建筑群冬季供暖运行峰值负荷的获得方法，包括以下步骤：

步骤一、获取围护结构的相应保温层有效导热系数计算值λ_eff计，计算公式为：

λ_eff计＝0.2w_平均+λ_dry；

w_平均为保温层内的平均体积含湿量，λ_dry为保温层干燥状态的导热系数；

步骤二、在保温层有效导热系数计算值和供暖系统设计室内外环境条件下，计算保温层平均含湿量冻结温度所在位置到保温层外表面距离x_计，计算公式为：

其中，R_其它为根据设计资料查得的围护结构除保温层外的其它层热阻之和，R_外为围护结构保温层外侧各层材料的热阻之和，t_i,t_o分别为供暖系统供暖负荷室内外设计温度，t_x为保温层内含湿量冻结温度，L为保温层厚度；

步骤三、计算得到保温层冻结实际厚度x；

其中，λ_eff液＝0.29w_内+λ_dry，λ_eff固＝1.23w_外+λ_dry，w_内、w_外分别为步骤二计算的冻结位置内侧和外侧的平均含湿量；

步骤四、计算保温层有效热阻R_eff保，计算公式为：

其中，