不同辐射条件下基于间歇空调运行模式的非透光围护结构隔热设计基础理论研究

It is a basic theoretical research on thermal insulation design of nontransparent envelope in summer. First, we learn different thermo-reaction characters according to thermal analysis as well as survey into the variables affecting thermal process of nontransparent envelope in summer. Then, we analyze design requirements and methods in different condition of radiation and air conditioning operating modes. At last, we modify theoretical result and optimize output via experiment test. .From this study, we will know rationale affecting different thermal insulation property of nontransparent envelope due to different radiation and air conditioning operating modes; find design requirements & methods and optimizing current thermal insulation design of nontransparent envelope; enhance thermal insulation efficiency; guide thermal insulation design in various area and support standard making.

本研究着眼于非透光围护结构夏季隔热设计的基础理论研究。选择造成非透光围护结构夏季热过程差异的主要影响因素（太阳辐射和空调运行模式）作为研究变量，通过传热分析掌握其不同的热反应特性。以此为基础，分析确定不同辐射条件和空调运行模式下的设计要求和方法。并通过实验研究对理论分析结果进行检验和修正，以完善研究成果。通过本项目的研究工作，基本解决由于室外辐射差异和室内空调运行模式差异造成的非透光围护结构隔热性能差异的原理，并提出与之相适应的设计要求和方法，细化并完善现有的非透光围护结构隔热设计方法。研究有助于提高非透光围护结构的隔热效率，科学指导不同地区、不同类型建筑的隔热设计，并成为相关标准规范编制的依据和理论基础。

中国受季风影响夏季气温偏高。夏季室内外温差小，太阳辐射作用在室外热作用中的占比高。在交替变化的室内外空气温度和间歇性的太阳辐射作用下，通过具有一定蓄热能力的非透光围护结构的传热过程比较复杂。非透光围护结构隔热效果不佳是影响夏季建筑室内热环境的重要原因。.本研究采用自建辐射观测站的实测数据，分析了半球散射辐射的分布规律和垂直面散射辐射的影响因素，提出了基于垂直面法线与太阳辐射方向间夹角φ和晴空指数Kt的垂直面散射辐射计算模型。生成了全国145个主要城镇的隔热设计用室外气象参数，以及代表夏季极端气候状况的4种隔热研究用室外气象数据。.研究采用KValue软件计算了匀质和复合平壁迎、被波面的温度极值和极值时刻。分析了材料厚度、热惰性指标和热阻对匀质平壁热反应特性的影响，以及高热阻层和结构层的材料、厚度和位置对复合平壁热反应特性的影响。得到了匀质和复合平壁在单向波作用下壁面温度极值和极值出现时间的变化范围，以及壁面温度与空气（综合）温度的差值（温度差）、壁面温度极值出现时间与空气（综合）温度极值出现时间的差值（时间差）的变化范围。.研究提出采用由辐射产生的附加热作用在室外温度和辐射产生的最大热作用中的比例ATR作为辐射强弱的指标。提出以辐射作用在室内产生的热流量ΔQ≥120 Wh/m2或单向波作用下辐射作用产生的非透光围护结构内表面最高温度增加量Δθmax•i ≥1K作为采取辐射控制措施的判定条件，将夏季室外辐射类型分为“强辐射型”和“弱辐射型”。计算了全国145个主要城镇的气候分类指标，确定了各城镇的辐射作用类型。.研究从室内热环境需求的角度，提出了间歇空提运行模式的非透光围护结构隔热设计目标。给出了符合本研究提出的隔热设计要求的推荐构造和设计措施。通过与现行隔热设计标准的比较和实测，本研究提出的间歇空调模式下非透光围护结构隔热设计目标和要求较现行设计标准有所提高，有效降低了非透光围护结构对人体产生的热作用，提高了人体的热舒适感觉。