张宇

摘   要：建筑能耗巨大，外墙热工性能对建筑性能有重要影响。传统的墙体热工性能研究多采用数值计算的方法，只关注线性系统，忽略了墙体热工性能随温度的变化。本文基于被动式理想节能建筑的概念提出了一种确定被动式建筑外墙最优导热系数的方法。研究发现，建筑外墙的热物性（导热系数）应该根据室外温度自我调节。北京地区一被动式房间的优化结果表明外墙理想的导热系数随温度分布接近方波函数。

关键词：建筑节能  建筑外墙  导热系数  非线性优化

中图分类号：TU83                                  文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）06（a）-0168-03

Abstract： The energy consumption of buildings is huge and the thermal properties of external walls have an important influence on building performance. Traditional researches on the subject， where numerical methods are always used， focus on linear systems and neglect the variation of the walls thermal properties with temperature. The approach solves an inverse problem under the concept of passive ideal energy-saving buildings to obtain ideal distribution of thermal conductivity with temperature of external wall. The thermal physical properties （thermal conductivity） of building external walls should be self-regulated according to the outdoor temperature. The result for a typical passive room in a whole year in Beijing shows the ideal thermal conductivity distribution of external wall is a square wave function.

Key Words：Building energy conservation; External walls; Thermal conductivity; Nonlinear optimization

在所有的商業能源消耗中，25%～40%的能源消耗在建筑中，主要用于空间采暖或供冷，使人感到舒适。建筑运行能耗大约占了全社会商品能的1/3[1]，特别是，中国日益增长的供暖或制冷能耗约占总能耗的15%（TUBEERC，2011年）。因此，更加重视冷、热负荷削减的研究对节能具有重要意义。

建筑的热负荷或冷负荷主要是由于围护结构的传热，因此，合理的围护结构是控制建筑传热速率和降低能耗的最有效途径之一。Asan[2]等人想寻找一种较好的墙体布置通过研究墙体材料的不同安排对室外温度波的衰减和延迟作用。Mahlia[3]等人以花费最小做前提分析了保温材料的导热系数与厚度关系，最终发现它们是一个二次函数关系。上述研究创造了一些关于设计建筑围护结构（即“衣服”）的最佳方法的新颖知识。然而，建筑物的“衣服”和人们的衣服不一样：人们会根据季节更换衣服，有没有可能创造出能根据室外温度改变“衣服”的建筑？……