内蒙古工业大学 土木学院 呼和浩特 010051
摘要：围护结构表面换热过程的一个重要参数是围护结构换热系数，它被广泛应用于空调负荷计算和建筑能耗分析中。但是，由于围护结构表面换热过程受到风速、辐射、湿度、表面粗糙度等等诸多因素的影响，使得围护结构换热系数难以准确测量得到。本文主要针对国内外围护结构表面换热系数的计算方法及研究现状进行了系统的总结，进而为准确的预测建筑物的负荷，计算分析建筑物节能提供有效的依据。
关键词：节能；围护结构换热系数；计算方法；能耗分析
0引言
随着我国对绿色节能建筑的大力倡导和支持，建筑能耗占成国民经济总能耗的比例逐渐增大。在建筑节能中，准确的计算围护结构负荷是建筑节能的重要部分，只有准确了解建筑维护结构对流换热系数才能准确的预测建筑物的负荷，进而为建筑物节能提供有效的依据。
1研究目的及意义
空调系统能耗与舒适性的最优化是急需解决的问题，要达到两者之间的最优，需要恰当地选择围护结构及空调采暖设备。这就要求准确分析建筑围护结构的热工特性并计算出相应建筑围护结构的传热量，判断出气流组织和室内热环境的基本趋势。由于建筑外表面换热过程受到多种因素的影响，是一个动态复杂的过程[1]，在对建筑表面测量和推算表面换热系数难度也很大。因此，本文将国内外对围护结构表面换热系数的测试方法和数值模拟方法进行总结，对计算建筑围护结构表面换热量及分析评估建筑能耗具有重要的理论指导和实践意义。
2 研究内容和方法
2.1 研究内容
建筑墙体表面与周围空气的热交换主要包括两个部分：对流和辐射。并且它是一个动态的过程，受到至少12个因素的影响[2]。在墙体的结构特性（如粗糙度）和物理特性在短期内变化不大的情况下，风速和辐射是影响墙体表面换热系数的主要因素[3]。
近年来，为进一步获得准确的建筑围护结构表面换热系数，大部分学者都采用将围护结构表面换热系数分为对流换热系数和辐射换热系数两部分进行研究。国内目前在此方面的研究成果比较少，适用性比较局限。
2.2 研究方法
目前经总结共有 14 种可以得出外表面换热系数的方程[4]，研究方法总结起来共有三类：第一类方法是用温度传感器测量外墙表面的空气温度梯度推断传热系数；第二类方法是恒温条件下，通过配带电加热装置的实验仪器测量镶板的热输入计算出镶板的得热量[5]；第三类方法是利用可调控的被动式阳光间，再利用能量守恒定律可得到表面换热系数。
3、国内外研究技术的发展
表面对流换热系数的研究以Jurges 为代表的风洞实验开始，随后Rowley，Algren和Blackshaw在此基础上做了更加具体的风洞实验测试，得到一些影响因素如风速、表面粗糙度等与对流换热系数之间存在的关系，Natarajan 和 Chyu 等人通过奈升华方法，测试了风洞中立方体表面传热过程情况。
从表中看出，对于大部分的建筑材料表面，其外表面换热系数与风速实际上存在线性关系。
为了与实际变化值更接近，采用 CFD 软件对建筑进行了数值模拟研究，拟合出建筑表面对流换热系数与风速、建筑高度之间的关系式。为不同类型建筑表面对流换热系数的合理取值提供参考。
4.总结
精确确定墙体表面换热系数有利于空调负荷的精确计算，同时也是分析和解决建筑能耗的关键。本文通过总结其研究技术的发展与测试方法的演变分析了墙体表面换热系数的计算方法，可深入研究围护结构表面流场分布于温度场分布，这将在未来的发展领域中具有指导性研究意义。
参考文献
[1]张国强，建筑围护结构动态热特性实用条件下辨识方法研究，湖南大学博士学位论文，1995.
[2]A.Shrey.R.A.Fraser，P.F.de Abreu，Local Heat Transfer Coefficients for a Flush-mounted Glazing Unit，ASHRAE Transactions：Symposia，1997，P1207.
[3]邓宁华.风速风向对墙体表面换热系数影响的实验研究[D].湖南大学硕士论文.2001：06-01.
[4]陆耀庆主编，实用供热空调设计手册，北京，中国建筑工业出版社，1993.
[5]朱业樵，建筑围护结构动态热特性识别及能耗分析，哈尔滨建筑工程学院，博士学位论文，2001.
[6]ASHRAE handbook of fundmentals.Chpas.21-26，American Society of Heating，Refrigera-ting，and Air-Conditioning Engineers，1991.
论文作者:王佳星
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/7
标签：系数论文; 表面论文; 换热论文; 结构论文; 建筑论文; 方法论文; 风速论文; 《基层建设》2017年第30期论文;