內容簡介

本書共8章，首先圍繞能源概況與建築能耗現狀及趨勢和節能建築發展現狀及趨勢進行了討論；隨後從不同維度針對建築圍護結構保溫隔熱方法與技術的參數和特點進行了分析和對比，針對現有工作的不足和局限之處提出了新的啟動建築能源系統，探討了被動式熱啟動建築能源系統在非透光建築圍護結構中的集成設計和應用、被動式熱啟動建築能源系統能量傳輸特性，採用模擬模擬手段研究了被動式熱啟動複合牆體的熱工性能，分析了被動式熱啟動複合牆體不確定性和敏感性；最後展望了熱啟動建築能源系統未來的發展方向。

本書具有較強的創新性和實用性，可供從事暖通系統設計和設備研發、低碳建築設計與建築節能、超低能耗和零能耗住宅施工和運維、低品位與可再生能源高效利用等工作的相關研發人員、設計人員、工程人員參考，也可供高等學校土木工程、能源工程、環境工程及相關專業師生參閱，還可為從事碳減排與碳中和等相關政策制定的政府人員和企業決策人員提供技術和資料參考。

作者介紹

楊洋，合肥工業大學建築與藝術學院講師，工學博士，主要研究方向為：1）低品位與可再生能源建築一體化及高效利用；2）建築熱環境與建築節能；3）低碳建築技術與集成應用；4）城市熱環境及其與建築的交互作用。曾就職於國家能源集團以及亞太經合組織可持續能源中心，現擔任Applied Energy、Energy Conversion and Management、Renewable Energy等國際期刊審稿人；在國內外期刊發表論文10餘篇、申請或授權發明專利50余項，其中熱啟動建築能源系統與應用方面發明專利15項；主持APEC基金專案、天津市博士科研創新專案和合肥工業大學引進博士科研專案等縱向課題3項，同時作為骨幹科研人員參與自然科學基金、重點研發計畫、天津市自然科學基金、安徽省住建廳科技項目及其它企事業委託橫向專案共計12項。

第1章緒論 1

1.1 建築能耗現狀及趨勢 1

1.2 節能建築發展現狀及趨勢 3

參考文獻 4

第2章建築圍護結構保溫隔熱方法與技術 5

2.1 無源靜態保溫隔熱技術 5

2.2 無源動態保溫隔熱技術 8

2.2.1 技術簡介 8

2.2.2 基於載體密度變化的無源DTI技術 9

2.2.3 基於載體位置變化的無源DTI技術 13

2.2.4 基於懸浮顆粒遷移的無源DTI技術 16

2.2.5 基於載體相態變化的無源DTI技術 18

2.3 有源保溫隔熱技術 24

2.3.1 技術簡介 24

2.3.2 基於流體的有源DTI技術 24

2.3.3 基於固體的有源DTI技術 32

2.4 圍護結構保溫隔熱方法與技術對比分析 39

2.4.1 圍護結構負荷形成的不同維度解釋 39

2.4.2 不同保溫隔熱方法與技術對比 40

2.5 熱啟動建築能源系統現有研究的指導意義 44

參考文獻 44

第3章被動式熱啟動建築能源系統集成設計51

3.1 熱管技術簡介及建築應用 51

3.1.1 熱管技術簡介 51

3.1.2 熱管技術建築應用 52

3.2 被動式熱啟動建築能源系統的提出與應用 53

3.2.1 被動式熱啟動建築能源系統的提出 53

3.2.2 被動式熱啟動建築能源系統的應用 57

3.3 建築圍護結構集成用TPTL的設計 58

3.3.1 建築集成用TPTL的工質選取 59

3.3.2 建築集成用TPTL的管材選取 60

3.4 被動式熱啟動複合牆體的集成設計 61

3.4.1 熱啟動混凝土牆體能源系統集成方式 61

3.4.2 熱啟動磚砌牆體能源系統集成方式 61

3.4.3 熱啟動砌塊牆體能源系統集成方式 62

3.4.4 熱啟動輕質牆體能源系統集成方式 63

參考文獻 65

第4章被動式熱啟動建築能源系統能量傳輸特性67

4.1 實驗檢測系統及測試方法介紹 67

4.1.1 實驗裝置設計與搭建 67

4.1.2 監測資料與儀器設備 71

4.1.3 檢測方案及檢測步驟 72

4.1.4 實驗資料處理方法 75

4.1.5 不確定度分析 77

4.2 正向啟動與迴圈過程熱特性分析 77

4.2.1 直接啟動過程瞬態熱回應特性 77

4.2.2 間歇啟動過程瞬態熱回應特性 84

4.3 關鍵性能參數對啟動與迴圈過程的影響分析 90

4.3.1 充液率和熱源溫度對系統熱阻影響 90

4.3.2 充液率和熱源溫度對啟動速度影響 91

4.4 正向持續運行過程熱特性分析 92

4.4.1 瞬態熱回應特性 92

4.4.2 溫度場分佈 95

4.4.3 熱阻與注熱特性 97

4.5 反向啟動與迴圈過程熱特性分析 98

4.5.1 系統壓降與重力作用分析 98

4.5.2 瞬態熱回應特性 101

4.5.3 溫度場分佈 104

參考文獻 106

第5章被動式熱啟動複合牆體熱工性能107

5.1 被動式熱啟動複合牆體熱工性能 107

5.1.1 ANSYS Workbench軟體介紹 107

5.1.2 幾何模型 109

5.1.3 網格劃分 110

5.2 被動式熱啟動複合牆體數學模型 111

5.2.1 三維非穩態傳熱過程 111

5.2.2 控制方程與單值性條件 112

5.3 被動式熱啟動複合牆體模型驗證 113

5.3.1 網格獨立性驗證 113

5.3.2 數學模型實驗驗證 116

5.4 夏季工況傳熱分析 118

5.4.1 複合牆體表面熱回應特性 119

5.4.2 複合牆體內部溫度場 125

5.5 冬季工況傳熱分析 128

5.5.1 複合牆體表面熱回應特性 128

5.5.2 複合牆體內部溫度場 134

參考文獻 136

第6章被動式熱啟動複合牆體不確定性和敏感性分析方法137

6.1 不確定性和敏感性分析工作流程 137

6.2 複合牆體熱特性不確定度表徵 139

6.2.1 輸入參數篩選 139

6.2.2 輸入參數範圍確定 140

6.2.3 抽樣設計方法 141

6.2.4 抽樣設計結果 142

6.3 複合牆體熱特性全域敏感性分析方法選用 148

6.3.1 敏感性分析方法簡介 148

6.3.2 全域敏感性分析方法選擇 150

6.3.3 R語言簡介 154

6.3.4 輸入參數相關性分析 154

6.4 熱啟動複合牆體熱特性評價方法 155

參考文獻 157

第7章被動式熱啟動複合牆體熱特性全域敏感性分析159

7.1 基於冬季保溫情景的複合牆體熱特性分析 159

7.1.1 熱啟動特性全域敏感性分析 160

7.1.2 內外表面傳熱特性全域敏感性分析 168

7.1.3 內表面熱舒適度特性全域敏感性分析 177

7.1.4 輸入參數綜合排序結果及分析 187

7.2 基於夏季隔熱情景的複合牆體熱特性分析 192

7.2.1 熱啟動特性全域敏感性分析 192

7.2.2 內外表面傳熱特性全域敏感性分析 197

7.2.3 內表面熱舒適度特性全域敏感性分析 203

7.2.4 輸入參數綜合排序結果及分析 210

第8章研究展望與新型熱啟動建築能源系統節能應用215

8.1 熱啟動建築能源系統研究總結與展望 215

8.1.1 本書研究成果簡述 215

8.1.2 熱啟動建築能源系統研究展望 218

8.2 模組化熱啟動建築能源系統節能應用 219

8.2.1 模組化熱啟動混凝土牆體能源系統 219

8.2.2 模組化熱啟動磚砌牆體能源系統 221

8.3 固體基熱啟動建築能源系統節能應用 221

8.4 輕質建築中熱啟動建築能源系統節能應用 223

參考文獻 226

附錄主要符號及縮略語227

附錄1 主要符號及單位 227

附錄2 縮略語 228

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