【摘要】：隨著能源緊張和環(huán)境破壞等問題的日益突出,節(jié)能與環(huán)保越來越受到各行各業(yè)的關(guān)注。在我國,建筑能耗占社會總能耗的30%左右,而建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗占建筑總能耗的40%左右,因此建筑節(jié)能的關(guān)鍵是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能。建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是影響建筑能耗的重要因素,而屋頂是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中直接吸收太陽輻射,對外進(jìn)行熱交換的重要媒介,其熱工性能對建筑能耗影響重大。本文選擇冷表面屋頂作為研究對象,探究其熱工性能對建筑能耗的影響,分析冷表面屋頂在中國不同氣候區(qū)域的適用性,探索其在節(jié)約能源、改善環(huán)境和保護(hù)生態(tài)等方面的積極作用。首先,本文選擇冷表面屋頂中的熱反射冷屋頂和綠色屋頂,分析了其屋頂傳熱模型。通過正交設(shè)計(jì)分析了屋頂太陽反射率、長波輻射率、傳熱能力和蓄熱能力在四個氣候區(qū)域中對建筑負(fù)荷影響的權(quán)重大小。通過Energyplus軟件模擬了綠色屋頂中葉面積指數(shù)(LAI)、植被高度、土壤層厚度和土壤層濕度對建筑負(fù)荷的影響。其次,使用Energyplus軟件進(jìn)行建模,分析冷屋頂、綠色屋頂和常規(guī)屋頂在中國不同氣候區(qū)域的適用性情況,比較了在冬季和夏季不同工況下的能耗情況。結(jié)果顯示冷屋頂在冬季和夏季對于建筑室內(nèi)負(fù)荷有著截然相反的作用,夏季使用冷屋頂可以減小室內(nèi)冷負(fù)荷降低能耗,而冬季使用冷屋頂則會增加室內(nèi)熱負(fù)荷提高能耗,綠色屋頂則全年都能減少建筑空調(diào)能耗。再次,為了驗(yàn)證模擬結(jié)果的正確性,在南京搭建了屋頂性能測試實(shí)驗(yàn)臺,分別在夏季和冬季對熱反射冷屋頂、綠色屋頂和常規(guī)屋頂?shù)墓?jié)能效果進(jìn)行實(shí)測分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果在節(jié)能規(guī)律上表現(xiàn)一致。然后,針對冷屋頂關(guān)鍵技術(shù)中最重要的熱反射涂料,分析了其作用機(jī)理以及配置方式,在此基礎(chǔ)上以水性環(huán)氧樹脂為基液,以鈦白粉和高溫?zé)o機(jī)鹽材料為顏料,配置出了不同顏色的高反射涂料。通過分光光度計(jì)對其反射率進(jìn)行了測量,通過模擬對其節(jié)能特性進(jìn)行了研究。另外,針對日益加重的熱島效應(yīng)問題,通過建模分析模擬了在不同氣候區(qū)域不同屋頂技術(shù)對緩解城市熱島效應(yīng)的作用。對冷屋頂和綠色屋頂改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能直接減少建筑能耗,以及通過緩解城市熱島效應(yīng)降低環(huán)境空氣溫度間接減少建筑能耗的雙效影響進(jìn)行了定量分析。最后,基于生命周期評價(jià)理論,提出了環(huán)境回收期的全新概念。以冷屋頂和光伏屋頂為比較對象,通過能耗模擬和生命周期評價(jià)軟件,從經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)境三個方面對冷屋頂和光伏屋頂進(jìn)行了比較。建立了基于全生命周期評價(jià)的3-E靜態(tài)回收期理論體系,給出了經(jīng)濟(jì)靜態(tài)回收期,能源靜態(tài)回收期和環(huán)境靜態(tài)回收期的計(jì)算公式,并對南京地區(qū)的情況進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算。
【圖文】：

966-2016年世界一次能源消費(fèi)占比[3]

2圖 1-2 1991-2016 年世界能源消費(fèi)量的組成相關(guān)數(shù)據(jù)顯示[6]，，全球一次能源消費(fèi)繼 2014 年增長 1%與 2015 年增長 0.9%后，2016 年全球一次能源消費(fèi)總量為 13276.3Mtoe，比上年增長了 1.3%，相比之下，過去十年平均增長為 1.8%。其中，中國依然是世界上最大的能源消費(fèi)國家，2016 年中國一次能源消費(fèi)為 3053Mtoe，比 2015 年增加 1.6%，占全球消費(fèi)
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU201.5;TU231

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4 王s

本文編號：2652060