【硕士】双层屋面空气层隔热性能计算分析

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内容简介

　　【学位年度】2008　　【摘要】　　 双层屋顶是一种减少夏天太阳辐射热量进入室内的有效的屋顶隔热措施，传统的措施主要关注屋顶的“构造节能”，在屋顶设置架空隔热板利用空气层隔热，但是这种做法并没有发挥空气层隔热的潜力，还存在防渗防漏问题。而新型的空腹结构双层通风屋顶，更有利于发挥结构的力学性能和保温隔热性能，可以集屋顶建筑功能与结构受力性能于一体。空气层隔热效果的理论研究尚不完善，计算分析相关设计参数对夹层中的空气流动传热变化影响具有理论意义和工程指导意义。 本文在阐述了空腹夹层结构双层通风屋顶的保温隔热性能机理和热传导计算分析方法的基础上，对空腹夹层结构的间距、空气流动速度以及通风方式等因素对于双层通风屋面的保温隔热效果的影响进行了分析。首先，利用有限封闭空间内的自然对流理论，分析了封闭空气层热阻计算方法，给出了封闭空气层最大热阻值理论计算公式。其次，基于普朗特边界层传热理论，归纳推导了在二维稳态受迫流动情况下双层通风屋顶最优空气层高度的计算公式。最后，建立了双层通风屋面内空气的温度场和速度场的数值计算模型，用k-ε湍流模型模拟双层通风屋面空气的流动，通过数值迭代计算方法求解了自然对流与强制对流下夹层区域内速度场、温度场的分布，分析了空气入口速度、双层通风屋面空气层高度等因素对隔热效果的影响，并与理论推导的最优间距公式计算结果进行了比较，两者结果较为一致。 计算结果表明，使用双层通风屋面后，空气层带走热量随着间距的增大而增大，当间距大于0.3m的时所带走热量值的变化趋势平缓。同时空气层导热效果随着环境水平风速的增大而增大，这一变化最终趋于平缓。因而风口的型式、位置应当尽量设计成使入口风速越大越好，夹层的高度设计应大于空气层最大热阻值所决定的高度。本文给出的封闭空气层、对流空气层最大热阻值及高度理论计算公式，可供工程设计参考使用。　　共77页

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