高寒地区建筑主动和被动采暖技术协同优化

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1、国内图书分类号：TU832.5密级：公开西南交通大学研究生学位论文高寒地区建筑主动和被动采暖技术协同优化年级2012级姓名王晓亮申请学位级别工学博士专业供热、供燃气、通风及空调工程指导老师雷波教授二零一七年九月十日ClassifiedIndex：TU832.5SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationCOLLABORATIVEOPTIMIZATIONBETWEENPASSIVEANDACTIVEHEATINGFORBUILDINGSINCOLDAREAGrade:2012Candidate:WangXiaoliangA

2、cademicDegreeAppliedfor:DoctorSpeciality:HVACSupervisor:Prof.LeiBoSeptember.10,2017西南交通大学学位论文版权使用授权书木学位论文作＃完全了解学校存关保留使用学位论文的规定，同意学校保留并剛家ｉｆｆ关部门或机醜交论文的獅件和电子版，允许论文被細和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等艾印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于．１保密□，在年解密后适用本授权书：２．不保密Ｅｆ，使用本授权书。“”（诺

3、在以上方框内打Ｖ）学位论文作者签名：指导老师签名：曰期：如１２．斗曰期７：Ｉ西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑声明：所呈交的学位论文，足在导师指导下独立进行研宂工作所得的成果。除文中己经注明引用的内容外，木论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的研穴成果。对木文的研宂做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确的说明６本人完全意识到本声明的法徕结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：１？根据逑筑被动采暖和主动采暖的作用原理，采用多目标优化理论，建立了逑筑“采暖主被动技术协同优化数学模型一，针对该数学校型求解的复杂性，

4、提出了种分级”式求解方法。（第２竞）２．根据多目标优化理论，建立了被动建筑采暖的经济节能多目标优化数学模型和求解方法，针对高寒地区铁路客运站，从违筑集热、蓄热和减少热损失等角度出发，分析了各个影响因素单独作用和多个因素同时作用对逑筑累积热负荷和被动建筑建造成本的影响，得到了在不同约束条件下被动建筑采暖的经济节能协同关系，和被动设计参数之间的优化组合。（第４章）“３．针对高寒地区”铁路“客运站，采用采暖主被动技术协同优化方”法，分别研宄了被动建筑＋空气源热泵和被动逑筑＋太阳能空气集热＋空气源热泵两种采暖模式下的经济节能协同优化关系，得到了不同优

5、化目标条件下被动建筑采暖和主动采暖系统设计参数之间的优化组合。迎过协同优化研宄可以显著提升建筑釆暖的经济节能效益。一为了完成第二种校式的协同优化计算，提出了种求解太阳能空气集热系统热性能的简化计算方法。（笫５、６、７章）学位论文作者签名：ｉｔｔ曰期：。丨．’二７午西南交通大学博士研究生学位论文第I页摘要高寒地区冬季寒冷、夏季凉爽，建筑采暖是该类地区建筑能耗的重要组成部分，因而对于高寒地区的建筑而言，降低采暖能耗将是建筑节能的重要途径之一。在建筑采暖过程中，被动采暖和主动采暖同时、共同发挥作用。为优化建筑采暖性能，必须明确被动建筑和主动采暖系统之间的协同

6、关系，然而现有的研究方法和成果尽管强调被动优先，但并不能给出被动建筑采暖和主动采暖系统之间的优化关系。因此，为提高建筑采暖的性能，有必要对高寒地区建筑采暖主被动技术之间的协同关系进行深入的研究。本文通过理论分析、数值计算、试验测试和多目标优化等方法，对建筑采暖的优化问题进行了深入研究，提出了一种用于建筑采暖的主被动技术协同优化方法，并以高寒地区铁路客运站为研究对象，在“被动建筑+空气源热泵”，“被动建筑+太阳能空气集热+空气源热泵”两种采暖模式下，对建筑采暖的经济性和节能性进行了协同优化，分析了被动建筑和空气源热泵之间，以及被动建筑、太阳能集热系统和空气源热泵系统之间的协同关系

7、，得到了不同采暖目标条件下被动建筑和主动采暖系统（空气源热泵或太阳能集热系统）之间的合理配置关系以及设计参数的优化组合。详细研究如下：首先，从建筑被动采暖和主动采暖的技术特点和作用原理出发，基于多目标优化理论，建立了建筑采暖主被动技术协同优化的数学模型，并针对协同优化数学模型，提出了一种“分级式”求解方法。通过算例验证，表明了采暖主被动技术协同优化数学模型和求解方法的合理性和准确性。其次，根据多目标优化理论，建立了被动建筑采暖的经济节能多目标优化数学模型和求解方法，针对高寒地区铁路客运站案例