重庆热反射外墙对办公建筑空调能耗影响研究

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1、重庆热反射外墙对办公建筑空调能耗影响研究1绪论1.1背景和意义我国人口众多，能源相对匮乏，人均资源占有量远低于世界平均水平。然而，我国能源消耗的总量却很高，已达到世界第二。建筑物作为人类活动的基本场所，是大量消耗能源、资源的主要环节。建筑能耗占全社会总体能耗的比重约30%，主要包括建造能耗、采暖空调能耗、生活能耗三方面，其中空调和采暖能耗约占20%。上述所说的建筑能耗仅包括了建筑体在建造和使用过程中的能源消耗的比例，实际上建筑材料在生产制造的过程中消耗的能源比例约占全社会总体能耗的16.7%，因此建筑类能耗将占全社会总体能耗的46.7%之多[1]。可见，降低建筑能耗将会

2、对全社会的节能减排起到关键性的作用。表1.1为1998~2003年间我国广义建筑能耗的构成情况，从表中可以看出，我国建筑运行能耗在社会总能耗中所占的比例最大，约为20%；建筑材料能耗次之，约为15%；建筑间接能耗最小，约为10%；与建筑相关的各类能耗总和约占全社会总能耗的45%。而随着我国城市化率和国民经济持续快速增长，建筑业迅速发展，人均建筑面积将会不断提高，人们对建筑热舒适度要求也越来越高，因此建筑能耗还将大幅度增加，建筑能耗占社会总能耗的比重也会越来越大。我国的建筑节能工作起步晚、难度大。统计表明，我国到2002年城市累计建成的节能建筑只有2.3亿m2(含节能率3

3、0%及50%的建筑)，仅占全国城市建筑面积的2.1％。我国每年新建房屋建筑面积达16~20亿m2，且新建建筑中95%以上属于高耗能建筑，单位面积的采暖能耗是发达国家气候条件相似地区新建建筑的3倍以上[3]。全国真正意义上完全满足建筑节能设计的建筑仅占建筑总量的1％左右，因此，我国建筑节能潜力很大的同时，节能任务也非常巨大。.1.2研究现状建筑墙体隔热涂料根据隔热机理和隔热方式的不同可分为3类：热阻型隔热涂料、反射型隔热涂料和辐射型隔热涂料。其中反射型隔热涂料是一种以反射太阳热辐射为主的功能型涂料，借助涂料的高反射率来降低建筑外围护结构的吸热量，从而达到隔热降温和改善城市

4、微气候的目的[7]。为了使热反射隔热涂料的应用得到规范发展，各国都制定了相应的标准规程[8]，主要有GB/T25261-2010《建筑用反射隔热涂料》，JG/T235-2008《建筑反射隔热涂料》，JC/T1040-2007《建筑外表面用热反射隔热涂料》，GJB1670-1993GF-1《热反射涂料规范》和美国ASTMC1483-04《建筑外用太阳能辐射控制涂料标准》规程。虽然各个标准规范对热反射隔热涂料的具体指标规定有所不同，但均含有太阳反射比（也称反射率）和半球发射率2个主要指标。涂料的半球发射率一般都在0.80以上，因此，太阳反射比成为反射隔热外墙涂料的关键指标。

5、在热反射涂料制备方面，主要集中于热反射涂料的基料、颜料、填料等的研究开发。热反射隔热涂料的隔热机理是利用由树脂、金属或者金属氧化物组成的颜料涂料大量反射太阳光来减少建筑外表得热量[9]，而在建筑外墙保温系统设计中，应用较多的是白色热反射隔热涂料，但城市建筑密集区使用白色热反射隔热涂料，可能会造成周围光污染等负作用，故大量学者开始通过颜料配色原理制作深色热反射涂料，并取得了不错的效果。NaofusaYamada研究发现[10]，用颜料配色原理混合出的深颜色对红外吸收率明显低于单一深色颜料对红外的吸收率，如常见的黑色颜料铁黑、炭黑等对红外吸收率都偏高，而由红和蓝或者黄和紫混

6、合而成的深色系对780nm以上的红外反射率极高，通过在其中添加耐候性树脂，可制备适用于建筑节能的深色热反射涂料。..2热反射外墙涂料节能机理研究2.1太阳辐射模型对于建筑能耗而言，太阳辐射是非常重要的外扰，因此必须先对太阳辐射模型进行一定的研究。太阳是一个直径相当于地球110倍的高温气团，中心温度高达2107K，太阳表面温度也高达6000K，源源不断的以电磁波方式向宇宙空间发射极大的热能[42]。太阳能穿过大气层时，大约20％的热能被大气中的水、臭氧等物质吸收，将近30％的能量被尘埃、空气分子等散射，其余部分到达地面。达到地面的太阳能由两部分构成：太阳直接辐射和散射辐射

7、。国内外提出了很多计算太阳直接辐射及散射辐射的方法，本文主要列出了一种计算太阳辐射的典型方法。图2.1给出了太阳射线与建筑物表面形成的各种角度的示意图，在计算太阳直接辐射及散射辐射时，太阳高度角和墙－太阳方位角等参数起着重要的作用。因此按上图所示，对这些参数进行详细说明，并给出计算方法。2.2热反射外墙涂层表面热平衡方程由上节太阳辐射模型分析可知，太阳辐射中仅有太阳散射辐射和直射辐射两部分到达地面。其中，大气层中的H2O、CO2和尘埃等吸收部分到达地面的太阳辐射能，从而使得低空大气层产生大气长波辐射；云层中尘埃、微小水珠及冰晶等对太阳辐射