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基于温度场数字重建的建筑群能量传递监测技术研究

作　者: 王泽明
导　师: 高伟
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 建筑节能能量监测可视化温度场数字重建
分类号: TU111
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
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内容摘要

建筑能耗占一次能源总能耗的1/4~1/2,且随着经济发展,建筑能耗的比重将逐渐增大。在当前城市化快速发展的时代,重视建筑节能,降低民用建筑和公用建筑的能耗,对节能减排的长远规划具有重要意义。受气候、施工工艺、人工调节水平等因素影响,建筑的实际节能效果常与设计值有较大偏差。当前一系列的能耗测试与分析技术是验证建筑节能效果的重要手段,但由于实际建筑条件复杂,现有的测试技术局限性较大,已经不能满足当前建筑节能的需求。因此研究通用、高效的建筑能量传递监测技术是建筑节能行业发展的需求,也是建筑节能科技的重要发展方向。本文在总结国内外建筑能量测试、分析技术基础上,将建筑能耗监测与温度场数字重建技术相结合,提出一种建筑环境温度场可视化监测方法,实现建筑内外环境温度场的三维分布实时监测和重要参数随时间变化规律分析。该方法可初步实现建筑与环境之间能量传递的定性分析,并在定量分析方面做了一定的研究。相比传统的能耗监测技术,只注重“输入”建筑能量的监测、统计和分析(主要针对电量、气耗、热耗冷耗等),本文针对建筑与环境之间的温度场分布和能量传递提出的方法,注重“输入”、“输出”两个方面的能量的测量和分析。在温度场的实时数字重建与可视化研究方面,本文采用经典的数值传热学基本理论,通过合理的简化假设,并通过中间测点修正等方法,使程序保证计算精度基础上缩短计算时间,平均每10秒即可完成一次温度场重建计算,从而实现了建筑温度场的实时可视化监测。同时软件程序发挥VC++的快速计算能力和Matlab高效的编程优势,提供一个友好的图形界面显示,并极大缩短了可视化监测程序开发时间。在以上方法基础上开发的建筑能量可视化监测系统,成功用于建筑群耦合能量试验房和实际建筑的实时监测、分析,监测结果可真实反映建筑温度场分布情况,初步实现了建筑能量传递的长周期连续监测、分析与评价。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究背景  9-11
  1.2 国内外技术综述  11-15
  1.3 主要研究内容和方法  15-16
  1.4 文章内容的组织形式  16-17
2 建筑热工特性及测试方法  17-32
  2.1 建筑与气候  17-19
  2.2 地区建筑特点及热工特性分析  19-25
  2.3 实验模型及其热工环境特性分析  25-27
  2.4 建筑节能主要测试内容及方法  27-30
  2.5 本章小结  30-32
3 实时数字重建技术研究  32-48
  3.1 温度场数字重建的目的  32-33
  3.2 建筑环境温湿度测量术研究  33-37
  3.3 数值重建算法研究  37-43
  3.4 温度场数据可视化方法研究  43-46
  3.5 本章小结  46-48
4 建筑能量可视化监测系统构成  48-71
  4.1 系统总体设计  48-50
  4.2 硬件系统  50-54
  4.3 软件功能模块  54-67
  4.4 数据库系统  67-70
  4.5 本章小结  70-71
5 系统实际监测效果分析  71-81
  5.1 耦合能量试验房监测效果分析  71-76
  5.2 室内水平面温度场实测效果分析  76-80
  5.3 本章小结  80-81
6 总结与展望  81-82
  6.1 总结  81
  6.2 不足与展望  81-82
致谢  82-83
参考文献  83-88
硕士阶段的主要成果  88-89
附件  89

基于温度场数字重建的建筑群能量传递监测技术研究

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