重慶熱反射外墻對辦公建筑空調(diào)能耗影響研究

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1、重慶熱反射外墻對辦公建筑空調(diào)能耗影響研究1緒論1.1背景和意義我國人口眾多，能源相對匱乏，人均資源占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平。然而，我國能源消耗的總量卻很高，已達(dá)到世界第二。建筑物作為人類活動的基本場所，是大量消耗能源、資源的主要環(huán)節(jié)。建筑能耗占全社會總體能耗的比重約30%，主要包括建造能耗、采暖空調(diào)能耗、生活能耗三方面，其中空調(diào)和采暖能耗約占20%。上述所說的建筑能耗僅包括了建筑體在建造和使用過程中的能源消耗的比例，實(shí)際上建筑材料在生產(chǎn)制造的過程中消耗的能源比例約占全社會總體能耗的16.7%，因此建筑類能耗將占全社會總體能耗的46.7%之多[1]?？梢?，降低建筑能耗將會

2、對全社會的節(jié)能減排起到關(guān)鍵性的作用。表1.1為1998~2003年間我國廣義建筑能耗的構(gòu)成情況，從表中可以看出，我國建筑運(yùn)行能耗在社會總能耗中所占的比例最大，約為20%；建筑材料能耗次之，約為15%；建筑間接能耗最小，約為10%；與建筑相關(guān)的各類能耗總和約占全社會總能耗的45%。而隨著我國城市化率和國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長，建筑業(yè)迅速發(fā)展，人均建筑面積將會不斷提高，人們對建筑熱舒適度要求也越來越高，因此建筑能耗還將大幅度增加，建筑能耗占社會總能耗的比重也會越來越大。我國的建筑節(jié)能工作起步晚、難度大。統(tǒng)計(jì)表明，我國到2002年城市累計(jì)建成的節(jié)能建筑只有2.3億m2(含節(jié)能率3

3、0%及50%的建筑)，僅占全國城市建筑面積的2.1％。我國每年新建房屋建筑面積達(dá)16~20億m2，且新建建筑中95%以上屬于高耗能建筑，單位面積的采暖能耗是發(fā)達(dá)國家氣候條件相似地區(qū)新建建筑的3倍以上[3]。全國真正意義上完全滿足建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的建筑僅占建筑總量的1％左右，因此，我國建筑節(jié)能潛力很大的同時，節(jié)能任務(wù)也非常巨大。.1.2研究現(xiàn)狀建筑墻體隔熱涂料根據(jù)隔熱機(jī)理和隔熱方式的不同可分為3類：熱阻型隔熱涂料、反射型隔熱涂料和輻射型隔熱涂料。其中反射型隔熱涂料是一種以反射太陽熱輻射為主的功能型涂料，借助涂料的高反射率來降低建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的吸熱量，從而達(dá)到隔熱降溫和改善城市

4、微氣候的目的[7]。為了使熱反射隔熱涂料的應(yīng)用得到規(guī)范發(fā)展，各國都制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程[8]，主要有GB/T25261-2010《建筑用反射隔熱涂料》，JG/T235-2008《建筑反射隔熱涂料》，JC/T1040-2007《建筑外表面用熱反射隔熱涂料》，GJB1670-1993GF-1《熱反射涂料規(guī)范》和美國ASTMC1483-04《建筑外用太陽能輻射控制涂料標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)程。雖然各個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對熱反射隔熱涂料的具體指標(biāo)規(guī)定有所不同，但均含有太陽反射比（也稱反射率）和半球發(fā)射率2個主要指標(biāo)。涂料的半球發(fā)射率一般都在0.80以上，因此，太陽反射比成為反射隔熱外墻涂料的關(guān)鍵指標(biāo)。

5、在熱反射涂料制備方面，主要集中于熱反射涂料的基料、顏料、填料等的研究開發(fā)。熱反射隔熱涂料的隔熱機(jī)理是利用由樹脂、金屬或者金屬氧化物組成的顏料涂料大量反射太陽光來減少建筑外表得熱量[9]，而在建筑外墻保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用較多的是白色熱反射隔熱涂料，但城市建筑密集區(qū)使用白色熱反射隔熱涂料，可能會造成周圍光污染等負(fù)作用，故大量學(xué)者開始通過顏料配色原理制作深色熱反射涂料，并取得了不錯的效果。NaofusaYamada研究發(fā)現(xiàn)[10]，用顏料配色原理混合出的深顏色對紅外吸收率明顯低于單一深色顏料對紅外的吸收率，如常見的黑色顏料鐵黑、炭黑等對紅外吸收率都偏高，而由紅和藍(lán)或者黃和紫混

6、合而成的深色系對780nm以上的紅外反射率極高，通過在其中添加耐候性樹脂，可制備適用于建筑節(jié)能的深色熱反射涂料。..2熱反射外墻涂料節(jié)能機(jī)理研究2.1太陽輻射模型對于建筑能耗而言，太陽輻射是非常重要的外擾，因此必須先對太陽輻射模型進(jìn)行一定的研究。太陽是一個直徑相當(dāng)于地球110倍的高溫氣團(tuán)，中心溫度高達(dá)2107K，太陽表面溫度也高達(dá)6000K，源源不斷的以電磁波方式向宇宙空間發(fā)射極大的熱能[42]。太陽能穿過大氣層時，大約20％的熱能被大氣中的水、臭氧等物質(zhì)吸收，將近30％的能量被塵埃、空氣分子等散射，其余部分到達(dá)地面。達(dá)到地面的太陽能由兩部分構(gòu)成：太陽直接輻射和散射輻射

7、。國內(nèi)外提出了很多計(jì)算太陽直接輻射及散射輻射的方法，本文主要列出了一種計(jì)算太陽輻射的典型方法。圖2.1給出了太陽射線與建筑物表面形成的各種角度的示意圖，在計(jì)算太陽直接輻射及散射輻射時，太陽高度角和墻－太陽方位角等參數(shù)起著重要的作用。因此按上圖所示，對這些參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明，并給出計(jì)算方法。2.2熱反射外墻涂層表面熱平衡方程由上節(jié)太陽輻射模型分析可知，太陽輻射中僅有太陽散射輻射和直射輻射兩部分到達(dá)地面。其中，大氣層中的H2O、CO2和塵埃等吸收部分到達(dá)地面的太陽輻射能，從而使得低空大氣層產(chǎn)生大氣長波輻射；云層中塵埃、微小水珠及冰晶等對太陽輻射