空调系统负荷由建筑室内热源得热负荷、新风负荷和围护结构得热负荷所组成。室内热源得热负荷和新风负荷取决于建筑的功能、使用情况等,虽规律性不强,但容易估算。外围护结构得热负荷则与建筑的外形、围护结构的构造以及各建材的保温隔热性能有关,计算较为复杂,同时也是建筑节能设计的侧重点。围护结构负荷包括冷、热负荷指标和累积冷、热负荷,冷、热负荷指标是确定空调系统容量的根据,累积冷、热负荷则说明了围护结构的整体节能性。围护结构负荷计算的常用方式包括根据现行的规范进行逐时计算或者采用相应的能耗模拟软件进行模拟计算,规范提供的负荷计算方法为估算方法,准确性有待改善;而采用软件计算则需要计算者较好的掌握软件,并需花较长时间建模和进行参数设置,准确性高但效率有待改进。本文针对如何快速准确地估算围护结构负荷的问题,总结和分析了围护结构负荷的主要影响因素,采用无因次分析方法建立了围护结构综合传热系数关联式,并在此基础上采用EnergyPlus计算多组建筑样本的负荷反算得出五个典型城市的简化负荷计算模型并验证了其准确性,最后对建筑围护结构生命周期热工性能提出了一种新的评价方式。因此本文将从围护结构负荷及其影响因素方面展开工作,其研究内容主要有以下几个方面:(1)建筑外围护结构的冷负荷主要来源于太阳辐射,根据建筑室内冷负荷的形成原理,可知其影响因素繁多,如外围护结构的传热系数、太阳辐射吸收系数、窗墙比、屋面面积比和热惰性指标等,且传热过程为动态过程,因此其计算过程复杂且耗时长。本文采用无因次方法分析围护结构负荷各各影响因素,得到影响负荷的各无因次影响因素,并推导出了综合传热系数的无因次关联式。提出采用无因次因素建筑形状因子评价建筑体形对围护结构负荷的影响。建筑形状因子为屋面面积比与建筑面积比的乘积,同时反映了建筑形状对建筑温差传热和太阳辐射得热产生的影响。太阳辐射及温差传热均会影响建筑负荷,因此采用形状因子评价围护结构形状对负荷的影响比体形系数更为合理。综合传热系数涵盖了影响围护结构负荷的所有因素,是围护结构热工评价和负荷简化计算模型的基础。(2)针对建筑各朝向窗户太阳辐射得热不一致,定义了当量窗墙比概念,用来评价建筑的整体窗墙比对建筑能耗的影响。当量窗墙比计入了由于朝向不同引起的太阳辐射得热的差别,随着当量窗墙比的增加,窗户获得的太阳辐射得热随之增加,基于此,评价建筑节能性能时,如果计入窗户太阳辐射得热对负荷的影响,则采用当量窗墙比评价比窗墙比更具合理性。计算了南宁、长沙、南京、北京和长春等典型城市6mm+9A+6mm透明玻璃窗各朝向的当量系数,为采用当量窗墙比评价围护结构性能提供基础数据。并根据当量系数大小给出不同城市有利于节能的各朝向窗墙比建议。同时结合我国不同气候区居住建筑节能标准对窗墙比限值的规定,计算了典型城市当量窗墙比的限值,可作为建筑设计和建筑节能评价的参考。当量窗墙比为建筑围护结构节能性能的评价提供了新的评价方法和评价指标。(3)采用EnergyPlus能耗模拟软件的计算结果分析了围护结构主要影响因素如传热系数、外窗太阳得热系数、表面太阳辐射吸收系数、建筑朝向、当量窗墙比和形状因子对长春、北京、南京、长沙和南宁等典型城市建筑围护结构负荷的影响,并分析了外墙、屋面和窗户的冷负荷指标占比百分数。(4)采用EnergyPlus模拟多组建筑样本反算综合传热系数,然后应用MATLAB拟合数据得到长春、北京、南京、长沙和南宁等典型城市围护结构冷、热负荷指标和累积冷、热负荷简化计算模型。根据建筑形状因子的大小,将建筑分为两大类,两类建筑具有不同的负荷简化计算模型及更合适的节能措施。将所有模型对不同建筑样本的计算结果与EnergyPlus的模拟结果的散点图进行了比较,同时统计分析了负荷简化计算模型在一定误差范围内的样本比例分布,结果表明这些模型的对围护结构负荷的计算结果是准确的,用于工程实际是可行的。最后对模型的实用性和合理性进行了详细阐述,为围护结构节能设计、建筑构形的优化、空调系统中围护结构的负荷指标估算及能耗分析、围护结构节能改造提供了有效、快速、准确的评估模型及理论基础。(5)应用?能比的概念评价建筑生命周期对优质能源的利用程度,建立了能耗与?能比的函数关系,用以优化围护结构设计和评价建筑生命周期的节能性能,并根据建筑能耗特征提出临界?能比,用于评价建筑生命周期的节能。以湖南省益阳市五栋建筑为研究对象,结合生命周期单位建筑面积能耗、?耗和成本,分析?能比的变化趋势。根据建筑生命周期能耗与?能比的高斯曲线,将不同的建筑分类为四个节能区间,不同区间的建筑具有各自的能耗特征及节能重点,为建筑生命周期节能提供新思路和新评价标准。本文提出了一种新的围护结构负荷简化计算模型,可以在已知围护结构简单的热力学参数后快速准确地估算围护结构的冷、热负荷指标和年度累积冷、热负荷;同时还提出了一种新的围护结构生命周期热力学评价方法,对节能减排和可持续发展具有重要的意义和应用价值。