寒冷地区洁净厂房外围护结构节能技术应用研究

【摘要】：建筑节能已是我国节能能源战略的重心之一。建筑分为民用建筑与工业建筑（厂房）。伴随着不同气候区居住建筑及公共建筑节能设计标准的相继制定与实施，民用建筑节能成就斐然。与之相对比，工业厂房节能理论研究相对滞后，设计与施工过程中鲜有考虑建筑节能的要求。另外，虽然个别行业制定了适用于本行业的节能设计标准，但还没有像《公共建筑节能设计标准》那样有定量的约束，没有实际操作性可言。 通过对现有工业厂房围护结构进行大量的调查与资料收集，总结寒冷地区工业厂房围护结构的发展历史以及现实状况。以具有代表性的寒冷地区城市西安为研究对象，选取一典型洁净工业厂房进行能耗计算，并对其能耗的各部分进行剖析。从中发现通过厂房围护结构各构件（墙体、屋面、门窗和地面）的能耗比重，确定围护结构节能设计的重点是墙体、屋面与外窗。 分析目前寒冷地区技术成熟、应用广泛的民用建筑围护结构节能措施，包括常用的保温材料、外墙保温技术、屋面保温技术和节能型外窗，并对其做对比分析。为借鉴民用建筑围护结构节能技术，并将其应用于工业建筑围护结构节能设计中做理论准备。 借助DeST模拟软件，以一典型洁净工业厂房为研究对象，首先从全生命周期分析角度确定各保温材料的经济厚度，以确保材尽其用。以厂房围护结构中墙体、屋面和外窗(包括窗墙面积比)任一单一构件为研究对象，分析其综合节能效果，并计算各保温措施的投资回收期。可以发现，外墙保温材料中，以80mm厚挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料板节能效益最优，其次为100mm厚膨胀型聚苯乙烯泡沫塑料板；屋面保温的节能效率要大于墙体保温的节能效率，且在保温材料经济厚度下，各屋面保温能力相差不大。相比之下，以100mm膨胀型聚苯乙烯泡沫塑料板节能效益最优。在厂房窗墙面积比不变的情况下，综合节能效果以Low-E中空玻璃为优。通过分析各类外窗不同朝向窗墙面积比的变化对厂房能耗的影响，确定不同热工参数外窗的适宜窗墙面积比。在对外窗热工性能和窗墙面积比优化之后，其节能效果相较之于其他外围护构件是非常显著的。综合节能效果以Low-E中空玻璃各朝向窗墙面积比为：南0.50，北0.15，西0.30，东0.25为优。 借助均匀试验分析法，综合考虑外围护结构各构件对厂房能耗的影响。以围护结构保温组合方案：80mm挤塑型聚苯乙烯泡沫塑料板墙体外保温+220mm水泥聚苯板屋面保温+Low-E中空玻璃，节能效果最佳。 【关键词】：洁净厂房 围护结构 节能技术 能耗模拟 节能效益
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU111.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.2 工业建筑节能的国内外状况11-13
• 1.2.1 国内工业建筑节能状况11-13
• 1.2.2 国外工业建筑节能状况13
• 1.3 课题研究目的与意义13-15
• 1.4 课题研究内容及方法15-17
• 2 寒冷地区工业厂房围护结构发展变化与现状17-39
• 2.1 寒冷地区工业厂房围护结构的发展变化17-20
• 2.2 寒冷地区工业厂房围护结构现状20-24
• 2.2.1 墙体构造主要类型21-22
• 2.2.2 屋面构造主要类型22-23
• 2.2.3 外门及外窗构造类型23-24
• 2.3 寒冷地区典型洁净工业厂房围护结构耗热量实例分析24-38
• 2.3.1 洁净厂房实例介绍25-29
• 2.3.2 墙体的热工计算及分析29-31
• 2.3.3 屋面的热工计算及分析31-32
• 2.3.4 地面的热工计算及分析32-33
• 2.3.5 外窗的热工计算及分析33-35
• 2.3.6 建筑围护结构耗热量计算35-36
• 2.3.7 空气渗透耗热量计算36-37
• 2.3.8 建筑物累计热负荷指标计算37
• 2.3.9 建筑采暖耗煤量计算37-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 寒冷地区洁净厂房围护结构节能技术研究39-49
• 3.1 寒冷地区建筑工程中常用的外墙（屋面）保温材料及特性39-42
• 3.2 外墙保温技术42-44
• 3.3 屋面保温技术44-46
• 3.4 外窗保温技术46-48
• 3.5 本章小结48-49
• 4 寒冷地区洁净厂房围护结构节能技术模拟分析49-89
• 4.1 能耗计算方法49-51
• 4.1.1 建筑动态热过程模拟49-50
• 4.1.2 建筑动态热过程模拟软件 DeST50-51
• 4.2 寒冷地区典型洁净厂房围护结构能耗模拟分析51-80
• 4.2.1 保温层厚度的确定53-59
• 4.2.2 外墙对厂房能耗的影响59-64
• 4.2.3 屋面对厂房能耗的影响64-70
• 4.2.4 外窗类型对厂房能耗的影响70-73
• 4.2.5 窗墙面积比对厂房能耗的影响73-79
• 4.2.6 外窗对厂房能耗的影响79-80
• 4.3 均匀试验设计80-87
• 4.4 本章小结87-89
• 5 结论与展望89-91
• 5.1 结论89-90
• 5.2 有待完善的工作90
• 5.3 展望90-91
• 致谢91-93
• 参考文献93-97
• 图录97-99
• 表录99-101
• 攻读学位期间发表的学术论文101

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