通風(fēng)斜屋頂隔熱性能及氣候適應(yīng)性分析

龍正熠 李光輝 羅清海 鄧滔文 李曉杰

南華大學(xué)土木工程學(xué)院

0 引言

《中國建筑能耗研究報告2020》指出，2018 年我國建筑總能耗為21.47億tce，其中建筑運(yùn)行能耗占據(jù)了46.6%［1］，如何降低建筑運(yùn)行能耗始終是人們所關(guān)注的熱點，被動式建筑節(jié)能技術(shù)因其自身特點備受青睞。作為一種被動式節(jié)能屋頂，通風(fēng)屋頂在減少室內(nèi)屋頂?shù)脽峒疤岣呤覂?nèi)熱舒適方面有顯著作用而受到廣泛研究。

相比于普通屋頂，通風(fēng)屋頂在減少室內(nèi)得熱及提高室內(nèi)熱舒適方面的作用更為優(yōu)越。Susanti L［2］等計算對比了采用空腔屋頂和單屋頂工廠在日本氣候下的熱環(huán)境和冷負(fù)荷，結(jié)果表明，相比于單屋頂，屋頂空腔下的操作溫度要低約4.4 ℃，在夏季26 ℃的操作溫度下冷負(fù)荷減少大約50%；Lee S等人［3］則研究了是否帶肋板對通風(fēng)屋頂熱性能的影響，表面帶肋板的空氣間層要比平板的排熱量大，但由于肋板的關(guān)系，會使前者空腔層下表面溫度更高；Li H 等［4］重點研究了通風(fēng)層空腔高寬比對傾斜通風(fēng)屋頂熱性能的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)空腔高寬比大于4時，腔內(nèi)氣流阻力的影響相對較小，此時對通風(fēng)屋頂熱性能的影響最??；董鑫等［5］則表明合理利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)環(huán)境資源可以有效提升通風(fēng)屋頂?shù)臒岫栊灾笜?biāo)；柳晟等人［6］對雙層通風(fēng)斜屋頂建立了動態(tài)傳熱數(shù)值模型并進(jìn)行動態(tài)特性模擬，表明最佳空腔寬度約為6 cm，屋面傾角從15°增加到45°，最大熱流和日透過熱量分別約降低40%和39%；Kumar D 等人［7］主要研究外界風(fēng)向?qū)νL(fēng)層氣流流動的影響，表面外部風(fēng)環(huán)境會促進(jìn)傾角在15°～45°間的通風(fēng)空腔內(nèi)氣流的流動，而對傾角為60°的通風(fēng)層會產(chǎn)生不利影響。本文在相關(guān)文獻(xiàn)研究的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬方法來研究氣候因素，如太陽輻射強(qiáng)度及室外空氣溫度對通風(fēng)屋頂熱性能的影響，以分析通風(fēng)屋頂在不同地區(qū)的適應(yīng)性。

1 雙層通風(fēng)屋頂模型

本文所研究的通風(fēng)屋頂主體結(jié)構(gòu)主要由三部分組成：遮陽層、空腔層和隔熱層，如圖1所示。

圖1 雙層通風(fēng)屋頂模型結(jié)構(gòu)圖

遮陽層包括瓷磚瓦塊、聚乙烯板及木板，主要起隔熱遮陽作用，避免太陽輻射直接作用于屋頂隔熱層；空腔層與外蓋板及隔熱層對流換熱，在熱壓作用下形成向上流動的氣流，從而帶走外蓋板及隔熱層的部分得熱；隔熱層由剛性玻璃面板、空心磚加筋密肋樓板及石灰石膏抹灰層構(gòu)成，進(jìn)一步減少進(jìn)入室內(nèi)的熱流密度［8］。

具體的尺寸及熱性能參數(shù)見表1。

表1 通風(fēng)屋頂構(gòu)成及材料參數(shù)

屋頂長度L=3 m，屋頂傾角θ=30°，空腔寬度W=1 m。

2 熱傳遞過程分析

遮陽層上表面不僅與室外空氣進(jìn)行對流換熱，還受到太陽輻射作用的影響，采用室外空氣綜合溫度Ta來考慮上述二者對圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的綜合熱作用：

式（1）中：α——圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面太陽輻射吸收系數(shù)；

re——對流換熱熱阻，m2·k/W；

Qw——圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面與環(huán)境的長波輻射換熱量，W/m2；

T0——室外空氣溫度，K；

本文不考慮長波輻射換熱對圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面的影響，即：Qw=0 W/m2。

在空腔內(nèi)部，不僅有遮陽層下表面與隔熱層上表面的輻射換熱，還有氣流與空腔層上下表面的對流換熱，且二者存在耦合作用，通風(fēng)屋頂整體傳熱過程分析見圖2。M. Ciampi［9］及Shanshan Tong［10］等人均采用熱網(wǎng)絡(luò)分析法來對空腔內(nèi)的傳熱進(jìn)行分析，如圖3 所示，但不同的空腔層高度會對腔內(nèi)氣流流態(tài)的形成產(chǎn)生影響［11］，即會影響其熱邊界層的發(fā)展，對于較高的空腔層，其傳熱過程可能還要考慮腔內(nèi)未被發(fā)展成邊界層的空氣熱阻的影響。

圖2 通風(fēng)屋頂熱傳遞過程

圖3 熱網(wǎng)絡(luò)分析法分析通風(fēng)屋頂傳熱過程［10］

由于通風(fēng)屋頂為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，具有較低的熱慣量，故該通風(fēng)屋頂模型可以以穩(wěn)態(tài)方式來求解分析［8］。若把通風(fēng)屋頂當(dāng)成一個整體來看待，當(dāng)太陽輻射強(qiáng)度一定而其他參數(shù)不變時，整個通風(fēng)屋頂，包括空腔氣體，最終會達(dá)到一個動態(tài)的熱平衡，此時的通風(fēng)屋頂溫度分布不再與時間有關(guān)，空腔氣流進(jìn)出流量恒定，入口段及充分發(fā)展段不再改變，故在本文中，為綜合考慮通風(fēng)層空腔氣流對通風(fēng)屋頂整體的熱作用，定義通風(fēng)屋頂整體傳熱熱阻為：

式（2）中：Ta——室外空氣綜合溫度，K；

Ti——室內(nèi)空氣溫度，K；

q——通過通風(fēng)屋頂進(jìn)入室內(nèi)的熱流密度，W/m2；

運(yùn)用CFD 數(shù)值模擬技術(shù)研究在不同太陽輻射強(qiáng)度I及室外空氣溫度T0下的通風(fēng)屋頂整體傳熱熱阻變化。

3 CFD數(shù)值模擬

運(yùn)用CFD數(shù)值模擬，在考慮空腔內(nèi)部輻射傳熱及對流換熱耦合作用下，研究通風(fēng)屋頂在夏季不同太陽輻射強(qiáng)度及室外空氣溫度下的熱性能表現(xiàn)。

3.1 數(shù)值模擬模型

CFD 數(shù)值模擬模型具體參數(shù)及部分邊界條件設(shè)置見圖4。為充分考慮通風(fēng)屋頂進(jìn)出口發(fā)生的能量和動量擴(kuò)散，以及對空腔層氣流流態(tài)發(fā)展的影響，在通風(fēng)屋頂進(jìn)出口兩側(cè)設(shè)置了如圖4 所示的室外空氣流域計算區(qū)［10,12］；

圖4 CFD計算區(qū)域及部分邊界條件設(shè)置

空腔層內(nèi)氣流受熱壓作用而產(chǎn)生沿屋頂斜面向上的氣流，氣流的溫度變化及流態(tài)的改變主要體現(xiàn)在空腔層縱向上，故本文忽略氣流在橫向上的變化影響，并假定空腔層內(nèi)的氣流流動為二維的。

本文采用兩方程Standard k-ε模型來模擬空腔層內(nèi)的氣流流動，并用CFD來求解下述的湍流二維控制方程：

質(zhì)量守恒方程：

分別在x、y方向上的動量守恒方程：

能量守恒方程：

湍流動能k及動能耗散率ε由以下運(yùn)輸方程來確定：

上述式中的常數(shù)值C1ε、C2ε、C3ε、Cμ及σk均選取為系統(tǒng)默認(rèn)值［10］。

壓力求解器選擇為PRESTO!；在近壁面區(qū)域，選擇壁面函數(shù)增強(qiáng)法來模擬近壁湍流，第一層網(wǎng)格近壁節(jié)點的y+≈1；當(dāng)各方程的計算殘差小于10-4時，視為計算收斂；對于質(zhì)量守恒方程的殘差小于10-2，當(dāng)計算完成后，進(jìn)出口的質(zhì)量流量差小于0.5%～1%時，也可認(rèn)為該計算收斂。

3.2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證

在模擬計算過程中，網(wǎng)格精度會對計算模擬的結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。為得到與網(wǎng)格無關(guān)的計算模擬結(jié)果，在保證近壁網(wǎng)格第一層節(jié)點的y+≈1 的前提下，分別劃分了不同的網(wǎng)格數(shù)量來進(jìn)行模擬，并用進(jìn)入室內(nèi)的熱流密度來進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性驗證，具體結(jié)果見表2。結(jié)果表明，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到342 153時，其熱流密度與后三種情況相比，差值不大，在節(jié)省計算資源并保證計算結(jié)果精確性的前提下，選用序號3的網(wǎng)格劃分結(jié)果可以滿足要求。

表2 網(wǎng)格無關(guān)性驗證結(jié)果

3.3 邊界條件設(shè)置

在研究熱壓作用下的通風(fēng)屋頂夏季熱量傳遞過程中，通常把室外無風(fēng)情況視為不利條件［7，13］；遮陽板外表面對流換熱熱阻re=0.04 m2·K/W［14］，其外表面太陽輻射吸收系數(shù)α=0.65；空腔上下表面的發(fā)射率ε1=ε2=0.9，且上下表面均為無滑移條件；室內(nèi)溫度恒定為Ti，隔熱層下表面即抹灰層與室內(nèi)空氣對流換熱的熱阻為ri=0.13 m2·K/W［14］。模擬工況設(shè)置見表3。

表3 通風(fēng)屋頂模擬工況設(shè)置

如工況a-a-a即表示室內(nèi)溫度為297.15 K，室外溫度為298.15 K，此時的太陽輻射強(qiáng)度為10 W/m2；室內(nèi)空氣的溫度由空調(diào)來維持，本次模擬所有工況室外氣溫T0均大于室內(nèi)氣溫Ti。

4 結(jié)果分析與討論

4.1 空腔內(nèi)的溫度場和速度場

繪制工況b-d-q 下空腔內(nèi)部不同截面溫度及速度分布見圖5。

圖5 不同空腔截面上的溫度及速度分布

依據(jù)溫度邊界層的定義，以過余溫度為來流過余溫度的99%處定義為熱邊界層的外邊界［15］。XL為沿通風(fēng)層軸向的長度，取值范圍為0～L，起點為通風(fēng)層入口處；從溫度分布可以看出，由垂直于通道軸向的截面XL/L=0.05至截面XL/L=0.55的腔體中，空腔上下兩側(cè)的熱邊界層分別得到發(fā)展，下側(cè)熱邊界層厚度由0.015 m增加至0.06 m左右，空腔上側(cè)熱邊界層厚度由0.02 m 增至0.05 m 左右，在此過程中，上下側(cè)熱邊界層逐漸靠近；由截面XL/L=0.55至XL/L=0.95的腔體中，下側(cè)熱邊界層厚度有所減少，由0.06 m 減至0.04 m，上側(cè)熱邊界層厚度逐漸增大，由0.05 m 增至0.06 m；在XL/L=0.75至XL/L=0.95的腔體段，熱邊界層發(fā)展趨于穩(wěn)定，空腔后段非熱邊界層厚度基本維持在0.02 m左右；隨著X 距離的增大，腔體軸線附近的氣流溫度呈上升趨勢。以上數(shù)據(jù)說明，在通風(fēng)屋頂空腔傳熱過程中，不僅需要考慮上下兩側(cè)的輻射換熱及邊界層的對流換熱，還需考慮通風(fēng)層內(nèi)非邊界層空氣部分對傳熱的影響。

從速度分布來看，由截面XL/L=0.05 至截面XL/L=0.35的腔體中，空腔兩側(cè)速度邊界層均得到發(fā)展，其中下側(cè)速度邊界層發(fā)展較快，腔體軸線附近的氣流速度逐漸降低；由截面XL/L=0.35至XL/L=0.55的腔體中，兩側(cè)速度邊界層發(fā)展均受到抑制，軸線附近氣流速度進(jìn)一步降低；由截面XL/L=0.55 至XL/L=0.95 的腔體中，空腔上側(cè)速度邊界層得到較大發(fā)展，而下側(cè)速度邊界層發(fā)展受到抑制，其氣流速度降低，軸線附近氣流速度有較顯著提升，但始終低于入口位置氣流流速。腔體軸線附近氣流流速先降低后略有提升的變化，可能與腔體兩側(cè)熱邊界層及速度邊界層的發(fā)展以及隨溫升而增加的黏性系數(shù)有關(guān)，邊界層厚度的增加可能會阻礙軸線附近氣流的流動。

4.2 夏季氣候因素對通風(fēng)屋頂隔熱性能的影響

本文主要研究在室內(nèi)溫度為24～27 ℃，室外空氣溫度為25～40 ℃及傾斜屋頂所受太陽輻射強(qiáng)度在10～850 W/m2范圍內(nèi)通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅鼙憩F(xiàn)，目的是模擬在夏季時段室內(nèi)開啟空調(diào)時，隨著室外氣溫及太陽輻射強(qiáng)度的改變，通過通風(fēng)屋頂?shù)臒崃髅芏萹 的變化情況。鑒于空腔傳熱的復(fù)雜特性，及其傳熱可能還受到邊界層厚度影響等問題，根據(jù)第二節(jié)內(nèi)容分析，計算達(dá)到熱平衡時刻的通風(fēng)屋頂整體傳熱熱阻R，其計算式見式（11）。

式(11)中，Ta——室外空氣綜合溫度，K；

Ti——室內(nèi)空氣溫度，K；

q——通過通風(fēng)屋頂進(jìn)入室內(nèi)的熱流密度，W/m2；

依據(jù)表1 及3.3 節(jié)內(nèi)容，通風(fēng)屋頂材料導(dǎo)熱熱阻、遮陽層外表面及室內(nèi)對流換熱熱阻已知，取空腔層整體傳熱熱阻為Rair，則空腔層整體傳熱熱阻可表示為：

式(12)中，RA，RB分別為遮陽層及隔熱層的導(dǎo)熱熱阻，m2·K/W。

依照表1 中數(shù)值，計算得到RA+RB+re+ri=1.644 m2·K/W；對比綜合傳熱熱阻為R普通=1.644 m2K/W 的普通屋頂，若Rair＜0，則說明此時通風(fēng)屋頂隔熱性能不如上述普通屋頂，反之則優(yōu)于普通屋頂。如此，研究通過通風(fēng)屋頂熱流密度q 的變化問題轉(zhuǎn)換成了研究通風(fēng)屋頂空腔層整體傳熱熱阻的問題，Rair的大小也在一定程度上反映通風(fēng)屋頂隔熱性能的優(yōu)劣。

4.2.1 Rair隨太陽輻射強(qiáng)度的變化

選取b-d-a～r 的工況數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并繪制Rair與太陽輻射強(qiáng)度的變化關(guān)系（見圖6）。顯然，Rair的值隨著太陽輻射強(qiáng)度的增加，但其增長速率逐漸降低，由太陽輻射強(qiáng)度每增加50 W/m2，Rair 值增長0.17 m2·K/w 左右，逐漸減幅至0.06 m2·K/w；當(dāng)I=10 及50 W/m2時，Rair出現(xiàn)負(fù)值，這可能是由于太陽輻射強(qiáng)度降低，導(dǎo)致太陽輻射對外蓋板的熱作用降低，在較低室內(nèi)溫度的影響下，空腔下表面平均溫度低于空腔內(nèi)空氣平均溫度，此時有額外的熱量由腔內(nèi)空氣傳遞進(jìn)入空腔下表面。

圖6 Rair隨太陽輻射強(qiáng)度的變化情況

I= 50 W/m2時的腔內(nèi)氣流矢量如圖7 所示，可見空腔下表面對附近氣流的冷卻作用顯著，空腔整體氣流呈現(xiàn)沿上表面向上，沿下表面向下流動的流態(tài)；較強(qiáng)流態(tài)的向下氣流強(qiáng)化了下表面?zhèn)鹊膶α鲹Q熱，導(dǎo)致較多熱量進(jìn)入空腔下表面，從而使得此時的Rair-50處于負(fù)值狀態(tài)；I=10 W/m2的情況更甚于此，即：對應(yīng)于I=10 W/m2條件下的Rair-10要比Rair-50更小。

圖7 I=50 W/m2時空腔氣流模擬矢量圖

Rair 隨太陽輻射強(qiáng)度增加而變大，可能是由于太陽輻射增大加劇了熱壓作用，強(qiáng)化了空腔下表面對流換熱，使空腔氣流可以從空腔下表面帶走更多的熱量，從而減少了通過空腔下表面的熱流密度，增大了Rair（見圖8）。

圖8 I=800/m2時Rair隨室外氣溫的變化情況

4.2.2 Rair隨室外空氣溫度的變化

選取b-i-q工況數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并繪制Rair隨室外溫度的變化。

隨著室外溫度的增加，Rair呈逐漸減小的趨勢，減小幅度隨溫升漸緩，由26%左右降低至17%左右。這可能是由于在給定太陽輻射強(qiáng)度下，其作用在外蓋板上所產(chǎn)生的熱壓作用隨著室外空氣的溫升而減小，使得空腔下表面對流換熱熱阻也逐漸增大，空腔氣流與下表面的溫差也逐漸減小，氣流從下表面帶走的熱量也減小，從而Rair也逐步減小。

5 通風(fēng)屋頂氣候適宜性分析

5.1 氣候因素耦合作用下Rair的變化

經(jīng)4.2.1 及4.2.2 內(nèi)容分析可知，Rair 隨著室外氣溫的升高而降低，隨太陽輻射的增強(qiáng)而升高。通常情況下，室外氣溫與太陽輻射強(qiáng)度會耦合作用影響Rair的變化，為綜合分析二者對Rair的耦合作用影響，對表3 所示所有模擬工況數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及分析。

如圖9 所示，分別為工況a-a～i-a～r 及b-a～i-a～r 的數(shù)據(jù)擬合結(jié)果，其物理意義則表示為當(dāng)室內(nèi)溫度為24 ℃（27 ℃）時，在室外溫度處于25～40 ℃（28～40 ℃）及太陽輻射強(qiáng)度處于10～850 W/m2范圍內(nèi)，Rair的變化規(guī)律。

圖9 Rair隨室外氣溫及太陽輻射強(qiáng)度變化情況統(tǒng)計

圖中：x——太陽輻射強(qiáng)度I；

y——室外空氣溫度T0；

z——Rair的數(shù)值大小。

具體擬合式、相應(yīng)決定系數(shù)及殘差值見表4，該兩項擬合式的R2值均大于0.97，故認(rèn)為基于模擬數(shù)據(jù)得到的擬合式符合數(shù)據(jù)變化的規(guī)律。由擬合式二次項系數(shù)可知，室外氣溫對Rair的影響要大于太陽輻射強(qiáng)度對Rair的影響，說明通過降低流入通風(fēng)屋頂空腔的氣流溫度，或者減小室內(nèi)外空氣溫差的方式來提升通風(fēng)屋頂隔熱性能可能更加有效；在夏季室外氣溫較低（大于24 ℃）且太陽輻射強(qiáng)度較大的地區(qū)使用通風(fēng)屋頂可能更能發(fā)揮其隔熱性能，通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅芤矊⒏觾?yōu)越。

表4 不同室內(nèi)溫度下Rair隨室外氣溫及太陽輻射強(qiáng)度變化的擬合分析

5.2 Rair在不同地區(qū)的表現(xiàn)

為充分考察通風(fēng)屋頂在不同地區(qū)的隔熱性能表現(xiàn)，選取了長沙、衡陽、海口及福州等13個處于夏熱冬冷或者夏熱冬暖氣候區(qū)的地區(qū)，依據(jù)不同地區(qū)的典型氣象年逐時氣象數(shù)據(jù)，分析Rair在相應(yīng)地區(qū)的表現(xiàn)，并篩選出最適宜采用通風(fēng)屋頂?shù)牡貐^(qū)。

依照《氣候季節(jié)劃分》的規(guī)定，在氣候季節(jié)劃分中，采用5天滑動平均值來計算日平均氣溫，當(dāng)計算的日平均氣溫連續(xù)5天滑動超過22 ℃，即達(dá)到氣象學(xué)上的入夏標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)各地區(qū)典型氣象年的數(shù)據(jù)，以上述標(biāo)準(zhǔn)來計算不同城市的夏季起止時間段，具體結(jié)果見表5。

表5 不同地區(qū)夏季起止時間及太陽輻射小時數(shù)

表6所示則為不同地區(qū)Rair的分布規(guī)律。顯然，Rair的值越大，在夏季時段的滿足率越低。在室內(nèi)溫度為24 ℃時，廣州地區(qū)的概率差值PRair＞0-PRair＞0.356最大，為36.0%；貴陽地區(qū)的概率差值PRair＞0-PRair＞0.356最小，為11.0%；在室內(nèi)溫度為27 ℃時，重慶地區(qū)的概率差值PRair＞0-PRair＞0.356最大，為21.9%；貴陽地區(qū)的概率差值PRair＞0-PRair＞0.356最小，為7.2%。單從Rair的變化來看，貴陽地區(qū)通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅鼙憩F(xiàn)在13個比較地區(qū)中是最優(yōu)異和穩(wěn)定的，大部分時刻Rair 都處于較高值；而廣州地區(qū)及重慶地區(qū)通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅鼙憩F(xiàn)穩(wěn)定性較差。此外，當(dāng)室內(nèi)溫度由24 ℃提升至27 ℃時，各個地區(qū)Rair的值均有較大提升，說明降低室內(nèi)外空氣溫差有利于提升Rair值，也即減少進(jìn)入室內(nèi)的熱流密度。

表6 不同地區(qū)Rair值的分布概率

5.3 通風(fēng)屋頂與普通屋頂（R 普通=1.644 mK/W）隔熱性能的比較

比較通風(fēng)屋頂與普通屋頂?shù)母魺嵝阅?，主要是比較在相同的氣候條件下通過二者進(jìn)入室內(nèi)的熱流密度。表7 展示了整個夏季各個地區(qū)通過通風(fēng)屋頂與普通屋頂?shù)臒崃髅芏?，減少進(jìn)入室內(nèi)熱流密度的比例為通過二者的熱流密度差值與通過普通屋頂?shù)臒崃髅芏缺戎??？梢钥闯?，在室?nèi)溫度為24 ℃時，貴陽地區(qū)減少進(jìn)入室內(nèi)熱流密度的比例最大，達(dá)到37.7%；廣州地區(qū)的最小，僅有19.8%。但從減少的熱流密度總量來看，?？诘貐^(qū)的最大，達(dá)到5 442.9 W/m2；重慶地區(qū)最小，僅有1 917 W/m2。

表7 夏季通過通風(fēng)屋頂與普通屋頂熱流密度的比較

在室內(nèi)溫度為27 ℃時，依舊是貴陽地區(qū)減少進(jìn)入室內(nèi)熱流密度的比例最大，達(dá)到45.8%；武漢地區(qū)的最小，僅有29.5%。但從減少的熱流密度總量來看，仍然是?？诘貐^(qū)的最大，達(dá)到7 086.7 W/m2；貴陽地區(qū)最小，僅有1 599.1 W/m2。

綜合來看，在?？诘貐^(qū)使用通風(fēng)屋頂?shù)幕厥招б孀詈?，在貴陽地區(qū)的通風(fēng)屋頂隔熱性能表現(xiàn)更好，雖然其夏季減少的熱流密度總量較低，但這主要是由于貴陽地區(qū)室外氣溫偏低，多數(shù)時候室外氣溫低于24℃，不需要開啟空調(diào)制冷，而該節(jié)內(nèi)容主要是計算在室內(nèi)溫度維持在24～27 ℃范圍內(nèi)通過屋頂?shù)臒崃髅芏龋识溆嬎愠鰜淼臏p少熱流密度總量較低，這也說明了在室外氣溫較低的地區(qū)，通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅鼙憩F(xiàn)更好。

6 總結(jié)

本文通過數(shù)值模擬，研究了通風(fēng)屋頂在不同太陽輻射強(qiáng)度及室外空氣溫度下的隔熱性能表現(xiàn)，結(jié)果表明：太陽輻射強(qiáng)度的增大會加強(qiáng)熱壓作用，從而增強(qiáng)通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅?；室外空氣溫度的升高則會降低通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅埽皇彝饪諝鉁囟葘νL(fēng)屋頂隔熱性能的影響可能要比太陽輻射對其的影響更大；通過對通風(fēng)層氣流溫度分布及速度分布的分析，貼附于通風(fēng)層兩側(cè)發(fā)展的熱邊界層及速度邊界層未能在縱向距離上充分占據(jù)通風(fēng)層，故而通風(fēng)屋頂?shù)母魺嵝阅苓€應(yīng)考慮邊界層夾層間空氣厚度的熱阻影響。

本文還分析了通風(fēng)屋頂在夏熱冬冷或者夏熱冬暖氣候區(qū)13 個地區(qū)的氣候適宜性。通過對模擬數(shù)據(jù)的擬合分析得出相應(yīng)擬合關(guān)系式，來計算通風(fēng)屋頂在不同地區(qū)整個夏季的熱性能表現(xiàn)以及通過通風(fēng)屋頂?shù)目偀崃髅芏取Ｔ谒容^的13個地區(qū)中，在?？诘貐^(qū)使用通風(fēng)屋頂?shù)幕厥招б孀詈?；而在貴陽地區(qū)的通風(fēng)屋頂隔熱性能表現(xiàn)最好；其結(jié)果表明通風(fēng)屋頂在室外氣溫低且太陽輻射強(qiáng)度大的地區(qū)會擁有更好的隔熱性能表現(xiàn)。