基于烟分析的建筑节能研究.pdf

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1、第39卷第3期建筑技术开发Vo1．39。No．32012年3月BuildingTechniqueDevelopmentMaL20l2基于烟分析的建筑节能研究易中袁承志(北京交通大学建筑与艺术系，北京100044)[摘要]冬季供热取暖是中国北方地区的一项重要工作；而每年在全国能耗中建筑能耗超过一半，在建筑能耗中冬季取暖的能耗超过一半。随着全国城镇化步伐的加快，能量的消耗进一步增大；众所周知，世界的煤炭、石油资源有限，总有一天会消耗殆尽；所以人们不断寻找新的能源。利用炯概念讨论建筑采暖中的能耗问题。[关键词]炯；建筑采暖；能耗[中图分类号]TU111．48[文献标志码]A[文

2、章编号]1001—523X(2012)03—0071—03冬季供热取暖是中国北方地区的一项重要工续表作；而每年在全国能耗中建筑能耗超过一半，在建筑按使用按性质按形成条件分类能耗中冬季取暖的能耗超过一半。随着全国城镇化分类分类一次能源二次能源步伐的加快，能量的消耗进一步增大；众所周知，世非电(电能)界的煤炭、石油资源有限，总有一天会消耗殆尽，所燃水蒸汽(热能机械能)以人们不断寻找新的能源，如1876年俄国科学家门常料(机能械能)热水(热能)捷列夫在化学实验中发现，水和金属碳化物在高温规能余热(热能机械能化高压条件下生成一种类似石油的物质一碳氢化合能源学能)源物，1889年俄

3、国科学家索洛夫提出石油成因的“宇燃料沼气(化学能)宙说”；20世纪60年代天文学家发现：碳氢化合物能源核燃料(核能)氢(化学能)可以构成巨大的分子星云，这些事实启发人们探索到宇宙中寻找石油资源的可能性。能源分类如表1太阳能(光能)非所列。风力(机械能)新燃能料潮汐(机械能)激光表1能源分类(光能)源能地热(热能机械能)按使用按性质按形成条件分类源海水热能(热能)分类分类一次能源二次能源海浪(机械能)泥煤(化学能)煤气(化学能)褐煤(化学能)焦炭(化学能)对于大多数人而言，习惯于以能的数量多少衡烟煤(化学能)汽油(化学能)量能的价值，在分析能量转换过程中只关注量的守常燃无烟

4、煤(化学能)煤油(化学能)规料油页岩(化学能)柴油(化学能)恒，忽视能的质的差异，时常产生误解。本文以热力能能油砂(化学能)重油(化学能)学参量一炯讨论建筑能耗。原油(化学能机械液化石油气(化学能)1炯分析源源能丙烷(化学能))1．1炯定义天然气(化学能机甲醇(化学能)热力学参量内能、焓都具有能的意义及量纲，它械能)酒精(化学能)苯胺(化学能)们的值反映能的“量”，但不反映能的“质”；热力学生物燃料(化学能)火药(化学能)参量自由能、自由焓在特定条件下才反映能质，无普遍意义；热力学参量熵与能质有密切关系，因为其无收稿日期：2011—12—15能的量纲，所以它既不能直接规定

5、能的“质”、也不作者简介：易中(1959-)，男，湖南人，毕业于清华大学，研究生，工能反映能的“量”。程师。在理论上机械能、电能可以全部转变为功，称之71第3期易中，等：基于炯分析的建筑节能研究第39卷为有效能，属于“质”、“量”完全统一的高级能量；热f8q。=ro(s0—5)(3)能、化学能只有部分可以转变为功，称之为有限转式(3)代入式(2)并约定吸热为正、放热为负，故中换能，属于低级能量；环境内能无法转变为功，称之为无效能，无能“质”可言。在给定环境条件下，绝热系统中综合系统向外放热I却。，表明式(1)本能量中可以最大限度转换为功的那部分能量称为炯；能量中根本不能转

6、换为功的那部分能量称身为负，而环境吸热量大小为I却。，式(3)本身为为妩。正。当式(3)代入式(1)中的I却。时，应加负号，也如图1所示，处于任意状态(T，P)下1kg稳定流动的工质，以流速c和距离海平面高度为互的条就是件下流人一个开口系统。讨论该状态下稳流工质的一(s—s。)=(。一^)+++1c+z炯，使流人开口系统的工质在开口系统中经历一个给定状态(T，P)的1kg稳流工质通过开口系统对可逆的稳定流动状态，当工质流出开口系统时工质外作的最大有用功为处于与环境相平衡的约束性平衡态，并位于海平面高度Z。上，以及相对于环境的流速。如果容许工+=(^一ho)一(s一5。)+

7、了1c+(4)质与环境直接进行热交换，那么必为不可逆温差传依据炯定义，该最大有用功就是稳流工质的中给定热并破坏开口系统稳流过程的可逆性。为使开口系状态下的炯e，式(4)写作统和环境之间进行可逆换热，应在系统和环境之间设置可逆热机。在系统的温度高于环境温度且随流e=(h—h0)一(s一50)+÷c+z(5)动过程的进行工质温度不断变化的条件下，在系统稳流工质的a等于工质携带的能量(h—h。)+和环境之间需要设置无数的微可逆卡诺机；每个微可逆卡诺机在工质温度下由系统吸热6同时÷c+z与炯之差，对外作出循环功，并在温度下向环境放口=