《基於理想節能建築圍護結構非線性熱容傳熱反問題研究》是依託清華大學，由王馨擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於理想節能建築圍護結構非線性熱容傳熱反問題研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：王馨
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著建築節能迫切性的日益顯現，以材料科學及建築環境科學為基礎的具有節能和自診斷功能的建築新材料研究將有巨大突破。傳統建築圍護結構熱物性研究均採用正向、線性的分析方法，難以確定建築的最佳結構形式、材料的最佳熱物性及適用條件和範圍。本項目研究擬從逆向、非線性角度出發，通過理論分析、數值計算和實驗研究的方法，（1）弄清理想節能建築圍護結構非線性熱容傳熱機理和規律；（2）弄清各影響因素對理想節能建築的節能調溫的影響方式和程度；（3）得到具有非線性熱容圍護結構的理想熱物性參數或函式形式，確定具有非線性熱容建築圍護結構材料的遴選原則和熱性能設計原則；（4）提出具有非線性熱容建築圍護結構建材的熱性能評價指標，分析建築圍護結構及材料的熱物性改進途經和效果。此研究成果，有助於進一步認識非線性建築圍護結構，為建築圍護結構和建材的熱物性設計與研製提供理論依據並指明方向。
結題摘要
本項目完成情況良好，達到了課題預期成果： （1）發表論文18篇，其中SCI摘引國際期刊論文6篇（含1篇in press, 2篇accept with revisions），被SCI引用7次，其中SCI他引6次；EI 摘引期刊論文11篇（含1篇錄用）。撰寫著作一本（第二作者）。 （2）在建築圍護結構蓄能研究領域，形成一支業務水平高的青年學術隊伍，培養研究生5名。 （3）弄清了理想節能建築圍護結構非線性熱容傳熱機理，為建築圍護結構和建材的熱物性最佳化設計與研製提供理論依據。具體為： （a）提出一種設計理想節能建築的反問題新思路。可以求解節能建築內的理想熱質體物性隨溫度的分布形式，理想通風換氣策略，以及最為節能的混合加熱模式。對於所研究案例，牆體理想非線性比熱隨溫度的分布接近δ函式，與相變材料特性接近。研究發現：不同氣候區的附加焓臨界值不相等，但理想熱質體的最佳特徵溫度十分接近，冬季基本處於18.3-19.3℃，夏季基本處於26.5-26.7℃。 （b）提出了一種估算被動式太陽房內最優相變溫度及潛熱的解析方法，可用於指導相變建材設計與製備。冬季最優相變溫度取決於室內熱舒適溫區下限，其隨著換氣次數、外牆及玻璃的傳熱係數值的增大而增大，隨著室外最低溫度及內熱源的增大而減小。 （c）建立了蓄熱材料質點模型，分析了蓄熱材料本身調溫性能。得到蓄熱材料調溫作用解析表達式，提出調溫完善度評價蓄熱材料調溫性能，並以調溫完善度最大為最佳化目標，得到最優非線性比熱為δ函式，特徵溫度為質點熱舒適溫度區間下限。 （d）提出了一種基於反問題主動式建築最佳通風策略確定方法。對全國204個城市的夜間通風潛力進行評價分析。並且在此基礎上對圍護結構物性對於機械通風最佳化節能率的影響進行了敏感性分析。
