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热激活建筑能源系统集成设计与应用
作者：杨洋，陈萨如拉 著
出版社：化学工业出版社
出版时间：2023-01-01
ISBN：9787122405845
定价：¥128.00
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内容简介
本书共8章，首先围绕能源概况与建筑能耗现状及趋势和节能建筑发展现状及趋势进行了讨论；随后从不同维度针对建筑围护结构保温隔热方法与技术的参数和特点进行了分析和对比，针对现有工作的不足和局限之处提出了新的激活建筑能源系统，探讨了被动式热激活建筑能源系统在非透光建筑围护结构中的集成设计和应用、被动式热激活建筑能源系统能量传输特性，采用仿真模拟手段研究了被动式热激活复合墙体的热工性能，分析了被动式热激活复合墙体不确定性和敏感性；最后展望了热激活建筑能源系统未来的发展方向。 本书具有较强的创新性和实用性，可供从事暖通系统设计和设备研发、低碳建筑设计与建筑节能、超低能耗和零能耗住宅施工和运维、低品位与可再生能源高效利用等工作的相关研发人员、设计人员、工程人员参考，也可供高等学校土木工程、能源工程、环境工程及相关专业师生参阅，还可为从事碳减排与碳中和等相关政策制定的政府人员和企业决策人员提供技术和数据参考。
作者简介
杨洋，合肥工业大学建筑与艺术学院讲师，工学博士，主要研究方向为：1）低品位与可再生能源建筑一体化及高效利用； 2）建筑热环境与建筑节能；3）低碳建筑技术与集成应用；4）城市热环境及其与建筑的交互作用。曾就职于国家能源集团以及亚太经合组织可持续能源中心，现担任Applied Energy、Energy Conversion and Management、Renewable Energy等国际期刊审稿人；在国内外期刊发表论文10余篇、申请或授权发明专利50余项，其中热激活建筑能源系统与应用方面发明专利15项；主持APEC基金项目、天津市博士科研创新项目和合肥工业大学引进博士科研项目等纵向课题3项，同时作为骨干科研人员参与自然科学基金、重点研发计划、天津市自然科学基金、安徽省住建厅科技项目及其它企事业委托横向项目共计12项。
目录
第1章 绪论 1
1.1 建筑能耗现状及趋势 1
1.2 节能建筑发展现状及趋势 3
参考文献 4
第2章 建筑围护结构保温隔热方法与技术 5
2.1 无源静态保温隔热技术 5
2.2 无源动态保温隔热技术 8
2.2.1 技术简介 8
2.2.2 基于载体密度变化的无源DTI技术 9
2.2.3 基于载体位置变化的无源DTI技术 13
2.2.4 基于悬浮颗粒迁移的无源DTI技术 16
2.2.5 基于载体相态变化的无源DTI技术 18
2.3 有源保温隔热技术 24
2.3.1 技术简介 24
2.3.2 基于流体的有源DTI技术 24
2.3.3 基于固体的有源DTI技术 32
2.4 围护结构保温隔热方法与技术对比分析 39
2.4.1 围护结构负荷形成的不同维度解释 39
2.4.2 不同保温隔热方法与技术对比 40
2.5 热激活建筑能源系统现有研究的指导意义 44
参考文献 44
第3章 被动式热激活建筑能源系统集成设计51
3.1 热管技术简介及建筑应用 51
3.1.1 热管技术简介 51
3.1.2 热管技术建筑应用 52
3.2 被动式热激活建筑能源系统的提出与应用 53
3.2.1 被动式热激活建筑能源系统的提出 53
3.2.2 被动式热激活建筑能源系统的应用 57
3.3 建筑围护结构集成用TPTL的设计 58
3.3.1 建筑集成用TPTL的工质选取 59
3.3.2 建筑集成用TPTL的管材选取 60
3.4 被动式热激活复合墙体的集成设计 61
3.4.1 热激活混凝土墙体能源系统集成方式 61
3.4.2 热激活砖砌墙体能源系统集成方式 61
3.4.3 热激活砌块墙体能源系统集成方式 62
3.4.4 热激活轻质墙体能源系统集成方式 63
参考文献 65
第4章 被动式热激活建筑能源系统能量传输特性67
4.1 实验检测系统及测试方法介绍 67
4.1.1 实验装置设计与搭建 67
4.1.2 监测数据与仪器设备 71
4.1.3 检测方案及检测步骤 72
4.1.4 实验数据处理方法 75
4.1.5 不确定度分析 77
4.2 正向启动与循环过程热特性分析 77
4.2.1 直接启动过程瞬态热响应特性 77
4.2.2 间歇启动过程瞬态热响应特性 84
4.3 关键性能参数对启动与循环过程的影响分析 90
4.3.1 充液率和热源温度对系统热阻影响 90
4.3.2 充液率和热源温度对启动速度影响 91
4.4 正向持续运行过程热特性分析 92
4.4.1 瞬态热响应特性 92
4.4.2 温度场分布 95
4.4.3 热阻与注热特性 97
4.5 反向启动与循环过程热特性分析 98
4.5.1 系统压降与重力作用分析 98
4.5.2 瞬态热响应特性 101
4.5.3 温度场分布 104
参考文献 106
第5章 被动式热激活复合墙体热工性能107
5.1 被动式热激活复合墙体热工性能 107
5.1.1 ANSYS Workbench软件介绍 107
5.1.2 几何模型 109
5.1.3 网格划分 110
5.2 被动式热激活复合墙体数学模型 111
5.2.1 三维非稳态传热过程 111
5.2.2 控制方程与单值性条件 112
5.3 被动式热激活复合墙体模型验证 113
5.3.1 网格独立性验证 113
5.3.2 数学模型实验验证 116
5.4 夏季工况传热分析 118
5.4.1 复合墙体表面热响应特性 119
5.4.2 复合墙体内部温度场 125
5.5 冬季工况传热分析 128
5.5.1 复合墙体表面热响应特性 128
5.5.2 复合墙体内部温度场 134
参考文献 136
第6章 被动式热激活复合墙体不确定性和敏感性分析方法137
6.1 不确定性和敏感性分析工作流程 137
6.2 复合墙体热特性不确定度表征 139
6.2.1 输入参数筛选 139
6.2.2 输入参数范围确定 140
6.2.3 抽样设计方法 141
6.2.4 抽样设计结果 142
6.3 复合墙体热特性全局敏感性分析方法选用 148
6.3.1 敏感性分析方法简介 148
6.3.2 全局敏感性分析方法选择 150
6.3.3 R语言简介 154
6.3.4 输入参数相关性分析 154
6.4 热激活复合墙体热特性评价方法 155
参考文献 157
第7章 被动式热激活复合墙体热特性全局敏感性分析159
7.1 基于冬季保温情景的复合墙体热特性分析 159
7.1.1 热激活特性全局敏感性分析 160
7.1.2 内外表面传热特性全局敏感性分析 168
7.1.3 内表面热舒适度特性全局敏感性分析 177
7.1.4 输入参数综合排序结果及分析 187
7.2 基于夏季隔热情景的复合墙体热特性分析 192
7.2.1 热激活特性全局敏感性分析 192
7.2.2 内外表面传热特性全局敏感性分析 197
7.2.3 内表面热舒适度特性全局敏感性分析 203
7.2.4 输入参数综合排序结果及分析 210
第8章 研究展望与新型热激活建筑能源系统节能应用215
8.1 热激活建筑能源系统研究总结与展望 215
8.1.1 本书研究成果简述 215
8.1.2 热激活建筑能源系统研究展望 218
8.2 模块化热激活建筑能源系统节能应用 219
8.2.1 模块化热激活混凝土墙体能源系统 219
8.2.2 模块化热激活砖砌墙体能源系统 221
8.3 固体基热激活建筑能源系统节能应用 221
8.4 轻质建筑中热激活建筑能源系统节能应用 223
参考文献 226
附录 主要符号及缩略语227
附录1 主要符号及单位 227
附录2 缩略语 228
1.1 建筑能耗现状及趋势 1
1.2 节能建筑发展现状及趋势 3
参考文献 4
第2章 建筑围护结构保温隔热方法与技术 5
2.1 无源静态保温隔热技术 5
2.2 无源动态保温隔热技术 8
2.2.1 技术简介 8
2.2.2 基于载体密度变化的无源DTI技术 9
2.2.3 基于载体位置变化的无源DTI技术 13
2.2.4 基于悬浮颗粒迁移的无源DTI技术 16
2.2.5 基于载体相态变化的无源DTI技术 18
2.3 有源保温隔热技术 24
2.3.1 技术简介 24
2.3.2 基于流体的有源DTI技术 24
2.3.3 基于固体的有源DTI技术 32
2.4 围护结构保温隔热方法与技术对比分析 39
2.4.1 围护结构负荷形成的不同维度解释 39
2.4.2 不同保温隔热方法与技术对比 40
2.5 热激活建筑能源系统现有研究的指导意义 44
参考文献 44
第3章 被动式热激活建筑能源系统集成设计51
3.1 热管技术简介及建筑应用 51
3.1.1 热管技术简介 51
3.1.2 热管技术建筑应用 52
3.2 被动式热激活建筑能源系统的提出与应用 53
3.2.1 被动式热激活建筑能源系统的提出 53
3.2.2 被动式热激活建筑能源系统的应用 57
3.3 建筑围护结构集成用TPTL的设计 58
3.3.1 建筑集成用TPTL的工质选取 59
3.3.2 建筑集成用TPTL的管材选取 60
3.4 被动式热激活复合墙体的集成设计 61
3.4.1 热激活混凝土墙体能源系统集成方式 61
3.4.2 热激活砖砌墙体能源系统集成方式 61
3.4.3 热激活砌块墙体能源系统集成方式 62
3.4.4 热激活轻质墙体能源系统集成方式 63
参考文献 65
第4章 被动式热激活建筑能源系统能量传输特性67
4.1 实验检测系统及测试方法介绍 67
4.1.1 实验装置设计与搭建 67
4.1.2 监测数据与仪器设备 71
4.1.3 检测方案及检测步骤 72
4.1.4 实验数据处理方法 75
4.1.5 不确定度分析 77
4.2 正向启动与循环过程热特性分析 77
4.2.1 直接启动过程瞬态热响应特性 77
4.2.2 间歇启动过程瞬态热响应特性 84
4.3 关键性能参数对启动与循环过程的影响分析 90
4.3.1 充液率和热源温度对系统热阻影响 90
4.3.2 充液率和热源温度对启动速度影响 91
4.4 正向持续运行过程热特性分析 92
4.4.1 瞬态热响应特性 92
4.4.2 温度场分布 95
4.4.3 热阻与注热特性 97
4.5 反向启动与循环过程热特性分析 98
4.5.1 系统压降与重力作用分析 98
4.5.2 瞬态热响应特性 101
4.5.3 温度场分布 104
参考文献 106
第5章 被动式热激活复合墙体热工性能107
5.1 被动式热激活复合墙体热工性能 107
5.1.1 ANSYS Workbench软件介绍 107
5.1.2 几何模型 109
5.1.3 网格划分 110
5.2 被动式热激活复合墙体数学模型 111
5.2.1 三维非稳态传热过程 111
5.2.2 控制方程与单值性条件 112
5.3 被动式热激活复合墙体模型验证 113
5.3.1 网格独立性验证 113
5.3.2 数学模型实验验证 116
5.4 夏季工况传热分析 118
5.4.1 复合墙体表面热响应特性 119
5.4.2 复合墙体内部温度场 125
5.5 冬季工况传热分析 128
5.5.1 复合墙体表面热响应特性 128
5.5.2 复合墙体内部温度场 134
参考文献 136
第6章 被动式热激活复合墙体不确定性和敏感性分析方法137
6.1 不确定性和敏感性分析工作流程 137
6.2 复合墙体热特性不确定度表征 139
6.2.1 输入参数筛选 139
6.2.2 输入参数范围确定 140
6.2.3 抽样设计方法 141
6.2.4 抽样设计结果 142
6.3 复合墙体热特性全局敏感性分析方法选用 148
6.3.1 敏感性分析方法简介 148
6.3.2 全局敏感性分析方法选择 150
6.3.3 R语言简介 154
6.3.4 输入参数相关性分析 154
6.4 热激活复合墙体热特性评价方法 155
参考文献 157
第7章 被动式热激活复合墙体热特性全局敏感性分析159
7.1 基于冬季保温情景的复合墙体热特性分析 159
7.1.1 热激活特性全局敏感性分析 160
7.1.2 内外表面传热特性全局敏感性分析 168
7.1.3 内表面热舒适度特性全局敏感性分析 177
7.1.4 输入参数综合排序结果及分析 187
7.2 基于夏季隔热情景的复合墙体热特性分析 192
7.2.1 热激活特性全局敏感性分析 192
7.2.2 内外表面传热特性全局敏感性分析 197
7.2.3 内表面热舒适度特性全局敏感性分析 203
7.2.4 输入参数综合排序结果及分析 210
第8章 研究展望与新型热激活建筑能源系统节能应用215
8.1 热激活建筑能源系统研究总结与展望 215
8.1.1 本书研究成果简述 215
8.1.2 热激活建筑能源系统研究展望 218
8.2 模块化热激活建筑能源系统节能应用 219
8.2.1 模块化热激活混凝土墙体能源系统 219
8.2.2 模块化热激活砖砌墙体能源系统 221
8.3 固体基热激活建筑能源系统节能应用 221
8.4 轻质建筑中热激活建筑能源系统节能应用 223
参考文献 226
附录 主要符号及缩略语227
附录1 主要符号及单位 227
附录2 缩略语 228
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