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263高反射率涂料对空调建筑墙体负荷影响的模拟分析

高反射率涂料对空调建筑墙体负荷影

响的模拟分析

同济大学机械工程学院李峥嵘赵明明郁盛李浩翥

杜璇

摘要:针对高反射涂料在降低空调建筑外墙负荷中的应用,本文首先分析了高反射涂料降低通过建筑墙体热流的基本原理,指出高反射涂料对降低建筑夏季空调负荷的积极意义。针对现常用的3种墙体构造,结合保温措施和高反射涂料的利用,组合成15种建筑墙体模型,采用DOE软件,分别模拟了通过这些墙体的热流变化和墙体外表面温度变化。结果显示,该材料的应用可以降低通过墙体的热流量,尤其是室内温度比较高的建筑,热流的降低幅度更加明显,因此适合于全年以夏季降温为主的建筑;该材料对通过墙体热流的降低幅度与墙体本身材料的热阻没有直接的关联,但是它对墙体表面温度的降低幅度却与墙体热阻有直接的关系,热阻越小,墙体表面温度越低,因此特别适合于热阻小的降温场合。

关键词:空调负荷高反射涂料热流模拟

1 概述

所谓高反射材料是指材料对太阳辐射的反射率比较高,以前多用于工业露天管道和容器的降温。随着建筑节能的普及和深入,该材料最近在建筑上应用也日趋热门,以达到降低空调负荷的目的。国外目前将此材料用于建筑屋顶,在降低夏季负荷方面取得了良好效果[1,2];06年开始,该材料在国内也进入试点阶段,但是主要用于墙体外层,一般称高反射涂层。虽然从理论上说,高反射涂层的应用有利于降低通过墙体的夏季传热量,但是,由于目前国内的空调设计相关文献中往往将墙体外表面的太阳辐射吸收率设置为较高值,因此目前没有可供该材料使用的工程设计方法;另外,通过墙体的传热量大小受到很多因素影响,该材料在空调建筑中的最终应用效果还需要进一步研究。

本文以上海的既有建筑构造为基础,模拟计算高反射涂料对建筑外墙传热量和外墙表面温度的影响,以探索该反射涂料在空调建筑中的应用前景。

2 高反射率涂料降低建筑墙体空调负荷的机理分析

通过建筑墙体构成空调负荷的基本原理是墙体内、外表面存在温度差,在此温差推动下,根据传热学基本原理必然有热流从室外传向室内形成夏季冷负荷、或者由室内传向室外形成冬季冷负荷。该负荷由两部分形成: