建筑排風(fēng)隔熱外窗傳熱與節(jié)能特性研究.pdf

1、外窗是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是圍護(hù)結(jié)構(gòu)中隔熱能力最薄弱的環(huán)節(jié)，高效的外窗對(duì)建筑節(jié)能具有非常重要的意義，可以有效減少建筑空調(diào)負(fù)荷，改善室內(nèi)自然采光，提升室內(nèi)空氣品質(zhì)，為室內(nèi)人員提供舒適的熱環(huán)境和光環(huán)境，并盡可能避免對(duì)建筑美學(xué)形成干擾。本研究提出一種新型的建筑外窗結(jié)構(gòu)排風(fēng)隔熱窗，其由三層玻璃、玻璃夾層間空腔層以及內(nèi)置可調(diào)節(jié)遮陽(yáng)百葉構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)可以將室內(nèi)空調(diào)排風(fēng)送入玻璃夾層間的氣流空腔最終排向室外，從而使外窗室內(nèi)側(cè)玻璃表面溫度接近于室內(nèi)

2、空氣溫度。排風(fēng)隔熱窗可以充分利用空調(diào)排風(fēng)的低品位能，減少外窗形成的空調(diào)負(fù)荷，同時(shí)可以有效地提高室內(nèi)的熱舒適性，達(dá)到排風(fēng)熱回收的效果。本文針對(duì)排風(fēng)隔熱窗結(jié)構(gòu)，采用理論分析、數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法展開研究，圍繞其傳熱過(guò)程、負(fù)荷特性、節(jié)能潛力以及改善室內(nèi)熱舒適性等方面進(jìn)行了如下工作：
　?。?）分析排風(fēng)隔熱窗的隔熱機(jī)制和傳熱特性，采用區(qū)域模型法，通過(guò)單元能量平衡分析，建立排風(fēng)隔熱窗的二維傳熱數(shù)學(xué)模型，其中，利用界面能量平衡的原理

3、，計(jì)算太陽(yáng)輻射作用下排風(fēng)隔熱窗各結(jié)構(gòu)層的光學(xué)性能參數(shù)。同時(shí)，搭建排風(fēng)隔熱窗測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，開展其熱特性的實(shí)驗(yàn)研究，利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證模型建立過(guò)程中二維簡(jiǎn)化方法的正確性，同時(shí)利用實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證排風(fēng)隔熱窗傳熱數(shù)學(xué)模型本身的可靠性與正確性；同時(shí)進(jìn)一步分析了本文建立傳熱模型的通用性，將該模型用于模擬通風(fēng)式雙層皮玻璃幕墻的傳熱過(guò)程，并與現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
　?。?）以夏熱冬冷地區(qū)氣候特點(diǎn)為例，分析排風(fēng)隔熱窗的傳熱特

4、點(diǎn)和負(fù)荷特性，并與Low-e玻璃和內(nèi)置百葉中空玻璃進(jìn)行比較。研究結(jié)果表明：排風(fēng)隔熱窗可以有效地減少室內(nèi)側(cè)玻璃表面和室內(nèi)空氣之間的溫差，降低外窗在夏季工況的室內(nèi)得熱量和冬季工況的室內(nèi)散熱量，削弱室外氣候變化對(duì)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷的影響。
　?。?）定量分析影響排風(fēng)隔熱窗的熱工性能的主要因素，包括排風(fēng)速度、空腔層厚度、百葉傾角、以及百葉材料表面反射率，討論其最優(yōu)的參數(shù)設(shè)計(jì)，同時(shí)研究不同室內(nèi)空氣參數(shù)對(duì)其冬季結(jié)露的影響。結(jié)果表明排風(fēng)速度對(duì)排風(fēng)隔熱

5、窗的熱工性能有較大影響，而空腔層厚度對(duì)其熱工性能并無(wú)顯著影響，百葉傾角和百葉材料表面反射率對(duì)排風(fēng)隔熱窗整體的光學(xué)性能參數(shù)、以及對(duì)室內(nèi)太陽(yáng)輻射得熱的控制起著至關(guān)重要的作用。
　?。?）計(jì)算排風(fēng)隔熱窗在我國(guó)不同氣候條件下的全年動(dòng)態(tài)逐時(shí)負(fù)荷，并與內(nèi)置百葉中空玻璃和Low-e玻璃進(jìn)行了比較，研究其全年的能耗特性及節(jié)能潛力，并對(duì)排風(fēng)隔熱窗在不同氣候區(qū)的適用性進(jìn)行探討，計(jì)算結(jié)果表明，排風(fēng)隔熱窗在不同氣候條件下的節(jié)能效果均十分顯著。
　　

6、（5）從室內(nèi)空調(diào)排風(fēng)利用的角度出發(fā)，考慮新風(fēng)量和室外氣象條件的影響，計(jì)算和比較排風(fēng)隔熱窗和常規(guī)熱回收裝置的熱回收節(jié)能效果，分析在不同地區(qū)最優(yōu)的排風(fēng)熱回收形式。研究結(jié)果表明，排風(fēng)隔熱窗在夏季工況的熱回收節(jié)能效果明顯優(yōu)于常規(guī)熱回收裝置，而在冬季工況則出現(xiàn)相反的計(jì)算結(jié)果，同時(shí)，室內(nèi)新風(fēng)量對(duì)不同氣候區(qū)最優(yōu)的排風(fēng)熱回收形式有較大影響。
　　（6）計(jì)算分析了排風(fēng)隔熱窗對(duì)室內(nèi)熱舒適性的影響，計(jì)算過(guò)程中考慮太陽(yáng)輻射對(duì)平均輻射溫度的影響，建立了太陽(yáng)

7、輻射作用下建筑外窗對(duì)室內(nèi)熱舒適性影響的評(píng)價(jià)方法，同時(shí)利用室內(nèi)太陽(yáng)輻射的傳遞光學(xué)模型，計(jì)算室內(nèi)不同區(qū)域的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度分布，分析建筑外窗對(duì)室內(nèi)不同區(qū)域熱舒適性分布的影響。研究表明，排風(fēng)隔熱窗可以使外窗室內(nèi)側(cè)玻璃表面的溫度非常接近于室內(nèi)空氣溫度，從而減少外窗玻璃表面對(duì)室內(nèi)人員冷/熱輻射作用，同時(shí)，在夏季利用內(nèi)置遮陽(yáng)百葉可以避免太陽(yáng)直射輻射的作用，從而提高室內(nèi)人員的熱舒適性。
　　本課題針對(duì)排風(fēng)隔熱窗的節(jié)能特性、熱舒適性改善及熱回收特性等