建筑热桥多维传热模型与仿真

章节摘录

版权页：   插图：   在空心砌块的诸多热特性参数中，空心砌块热阻（m2•K／W）是最重要的一个，因为它能够简化暖通工程师的建筑热损失的计算。然而，准确地确定它的热阻值并不是一件轻松的事情，因为它不能简单的利用一维的传热模型获得。这是由于中空砌块特殊的几何结构造成砌块的孔洞与砖体之间的三维热传递。因此，中空砌块的热阻值确定有着严格的规范限制。比如在欧洲，热阻值稳态条件下的结果是根据如下一些经典的标准来确定的，其中一种是基于热箱实验的方法，另外一种是利用二维或者是三维计算的方法获得的。 为了方便工程设计人员进行建筑能耗的计算，在一些国家的建筑热工规范中，人们把常用的不同几何尺寸、孔型安排、不同建筑材料的中空砌块的传热系数（W／（m2•K））以表格的形式直接给出，如法国的“RT2000”。这样就解决了中空砌块这种热桥构件缺乏准确的计算依据的尴尬局面，而且图表的形式简单直接，大大方便简化了热工计算过程。然而，热阻值只是衡量围护结构在稳态条件下热损失的指标，如何解决中空砌块在动态激励下的热损失计算成为我们进一步认识这类建筑构件的新问题。诚然，在我们的实验室研究条件下，解决这类问题也已经不再十分的困难，因为我们可以通过数值计算的方法获得它的准确计算结果。但是，当我们需要将此构件所构成的围护结构做全年，或供热（冷）季的能耗分析时，或将此类围护结构与其他热设备组成的整个建筑热系统进行模拟分析时，由于它的多维动态条件下热模型的高阶特性，造成在现有条件下我们模拟过程无法进行。另外，这种只适用于有经验的研究人员在实验室条件下的分析方法，很少有可能应用于一般的工程计算，因为多维空间离散的高阶矩阵模型和其繁重的计算过程是一般工程设计人员所无法承受的。正是因为它多维传热的复杂性，所以在绝大部分的建筑模拟软件中都缺少此类建筑构件的传热模型，也无法对此类建筑围护结构的建筑进行有效准确地热模拟计算。而利用我们叙述的减秩模型可以很好地解决这个问题。 下面，我们将从模拟和实验两方面验证减秩模型在热模拟应用中的有效性、实用性。首先，对实验所利用的实验装置做一个简单的介绍。 1）实验装置 实验装置是一套经典的经过标定的热箱装置Thermal CenterLyon（CETHIL）。该装置可用来为试件两边的模拟环境提供需要的温度、空气速度、辐射条件。 实验热箱装置包括： 两个热箱，其中一个热箱中的温度保持恒定；在另外一个热箱中，热箱可以提供一个“线性阶跃”的温度信号激励； 附于实验构件表面的热电偶以及置于热箱内空气中的热电偶； 附于实验构件表面的热流计； 为了减少热损失，在实验构件周围给予充分的保温。

书籍目录

符号表
第1章 绪论
1.1 背景及其理论与实际意义
1.2 国内外研究现状及分析
1.2.1 建筑围护结构及相关的热力系统的热模拟研究
1.2.2 热桥及其在房间热力系统中的重要性
1.2.3 当前建筑热模拟计算中的不足
1.3 本书的主要工作
第2章 系统状态空间方程的建立
2.1 模型的假设及物理现象
2.1.1 必要的模型假设
2.1.2 物理现象和数学简化表达
2.2 状态模型
2.3 状态空间的描述
2.4 围护结构传热模型的状态空间表达
2.4.1 状态方程系数矩阵的产生
2.4.2 两控制体之间热流的通用表达方法
2.4.3 系统矩阵的获得
2.5 结果验证
2.5.1 静态条件下结果验证
2.5.2 动态条件下结果验证
2.6 本章小结
第3章 传递函数方法与辨识方法
3.1 传递函数模型
3.1.1 传递函数模型算法
3.1.2 传递模型的数值不稳定性
3.2 子空间辨识获取低阶模型
3.3 子空间辨识算法的应用
3.3.1 应用实例一
3.3.2 应用实例二
3.4 本章小结
第4章 模型减秩
4.1 模型减秩方法
4.1.1 Marshall的快慢反应模型分解法
4.1.2 线性集合法
4.1.3 Moore方法（平衡实现法）
4.2 方程的求解
4.2.1 模态平衡形式
4.2.2 状态方程的求解
4.3 模拟研究
4.3.1 空心砌块的实验与模拟计算
4.3.2 热桥围护结构的减秩模型
4.4 本章小结
第5章 热桥附加热损失模型及TRNSYS植入
5.1 热桥附加热损失模型
5.1.1 热桥附加热损失矩阵
5.1.2 热桥附加热损失矩阵模型的验证
5.2 模型的TRNSYS植入
5.2.1 TRNSYS的设计方法
5.2.2 热桥附加热损失低阶模型的TRNSYS植入
5.2.3 模拟计算
5.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献

编辑推荐

《建筑热桥多维传热模型与仿真》是一本有关动态三维建筑热桥低阶模型及其与热模拟软件耦合的研究方面的专著。

作者简介

《建筑热桥多维传热模型与仿真》共分为5章。第1章主要介绍课题研究的国内外背景及现状分析和课题研究的重要性。第2章引入了线性系统中的状态空间模型，并利用控制容积法进行空间离散、建立能量平衡方程，构建热桥热计算的状态空间表达式。第3章讲述了传递函数方法和辨识方法，以两个应用实例来说明算法的应用。第4章利用模型减秩的方法解决高阶模型模拟过程中所造成计算、分析比较困难的问题并提出了一种模态平衡形式，确定了在计算效率和准确度上满足建筑热模拟需要的模型减秩方法。第5章以热桥附加能耗减秩模型为基础，建立其与能耗模拟软件的连接，构建能够考虑动态多维热桥热损失的建筑热计算软件，实现了在整个建筑中考虑到热桥附加热损失的各种热现象、各种热设备间相互耦合的动态模拟计算。

图书封面

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