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建筑围护结构的室温调节能力分析长春工程学院韦节廷金洪文摘要：本文通过对建筑围护结构的室温调节能力分析，针对在间歇供暖的条件下，得出了减小室温波动的有效措施。从而很好地利用建筑自身结构、建筑材料物理特性等来调节室温。关键词：间歇供暖热平衡温变系数周期性体形系数1前言对于间歇供暖的居住建筑，根据间歇供暖系统的周期性变化，室温也呈周期性变化。但室温变化的幅度大小取决于围护结构的物理性质。建筑围护结构对室温有一定的调节能力。下面对这一问题进行分析。2建筑物热平衡建筑物的热平衡：得热=失热+蓄热得热：人体散热、照明设备散热、用电设备散热、供暖设备散热等几种。1.1人体散热=(1)11qN式中：——室内人数；1N——每人单位时间内的散热量，KW。1q1.2照明和用电设备散热量=(2)22qN式中：——照明和用电设备的功率，；2NKW——每KW耗电所放出的热量，。2qKW1.3供热设备散热=(3)1Q式中：——供暖设计热负荷，。1QKW1.4围护结构散热ωτωτχθλ∂∂−=q(4)式中：——单位面积围护结构散热量，ωτqhmkw2⋅；ωτχθ∂∂——围护结构的温度梯度，℃/；mλ——围护结构的导热系数，⋅⋅hmkw℃。失热：围护结构散热、冷风渗入耗热。1.5冷风渗入耗热量=)(wnpttGc−(5)式中：——冷风渗入量,Gskg；pc——空气的定压质量比热，⋅kgkJ℃nt、——室内和室外空气温度，℃。wt蓄热：室内用具和围护结构蓄热。1.6单位时间内蓄热=)(0ttmcn−(6)式中：——室内物品及围护结构的质量，；mkgc——室内物品及围护结构的比热，⋅kgkJ℃；nt、——室内空气及围护结构的原始温度，℃。0t热平衡方程如下：)()(012211ttmcttGcFqQqNqNnwnp−+−+=++ωτ(7)热平衡方程的分析根据周期性导热的规律，有如下温度梯度的表达式：)2sin2(cos1)(12ττδωτχθTTaTAttmww−−−−=∂∂（8）式中：δ——围护结构的厚度，m；T——间歇供热的周期，h；a——围护结构的导温系数，sm2；2wt——围护结构的外表面温度，℃；mwt1——围护结构内表面的平均温度，℃；wA----围护结构内表面的温度振幅。把（8）式代入（4）式有：)42cos(2)(12++−−=τλδλωτTaTAttqwmww（9）代入热平衡方程得：)()()42cos(2)(01212211ttmcttGcFTaTAFttQqNqNnwnpwmww−+−+++−−=++τλδλ（10）因照明及用电设备散热和供热设计热负荷相比很小，可以忽略。这样公式（10）可以写成如下形式：)()42cos(2)(0121ttmcFTaTmcAFttQnwmww−=+−−+λδλ（11）把室内温度求出有下式：mctFTaTmcAFttmcmcQtwmwwn0121)42cos(2)(++−−+=τλδλ（12）3围护结构对室温调节能力的分析从公式（12）可以看出，室内空气温度同供暖一样也呈周期性变化，并且周期的长短同间歇供暖的时间一样。从公式（12）也可以看出，温度波的振幅为：FaTAmcAwt2λ=（13）式中：——温度波的振幅tAm——围护结构的质量，；kgc——围护结构的比热，⋅kgkJ℃；wA——围护结构内表面的温度振幅，F——围护结构的外表面积，2m；a——围护结构的导热系数，sm2；T——间歇供热的周期，。h从（13）式可以看出，室内温度的振幅，同内表面的温度振幅成正比。同围护结构的质量成反比，同围护结构的导温系数成反比。令：FcTmAASwtt22ρλ==（14）式中：——围护结构的温变系数。tS温变系数表示当围护结构内表面温度波振幅为1时，室内空气温度的振幅大小。温度系数反映室内温度的变化大小。可以看出系数同围护结构的质量成反比，即围护结构的质量越大，室内空气的温度变化越小，也就是围护结构的外墙越厚，室内空气的温度变化越小。即越重的建筑结构，室内空气温度越稳定。另一方面，围护结构的表面积越大，室内空气温度变化越大，即建筑体形系数越大，室内空气温度越不稳定。公式（14）还可以变成如下形式：TaSt21δ=（15）即温变系数同围护结构厚度成反比，同间歇供暖的周期成反比。同围护结构的导温系数成正比。如果围护结构外墙厚为0.49，一种是红砖外墙（导温系数msma241011.5−×=），另一种是泡沫混凝土（导温系数sma271077.3−×=）。采暖的周期为8小时。它们的温变系数分别是红砖外墙，泡沫混凝土。结果说明在同样的采暖周期作用下，泡沫混凝土外墙的建筑室内温度的波动比红砖波动小的多。3106814.0−×=tS51085.1−×=tS4结论通过前面的分析，我们可以得出如下结论：⑴对于间歇供暖的建筑物室内空气温度的变化大小只取决于围护结构的厚度、导温系数及间歇供暖的周期。⑵减小室内空气温度波动的有效措施是增加围护结构的厚度，减小围护结构的导温系数（也就是用保温性能好的材料），增加间歇供暖的时间，当周期无穷大时（即连续供暖），室内空气温度将不发生变化。⑶温变系数小的建筑物对室内温度的调节能力强。