玻璃窗節(jié)能管理論文
時(shí)間:2022-07-15 05:56:00
導(dǎo)語(yǔ):玻璃窗節(jié)能管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點(diǎn),若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師,歡迎參考。
摘要建立了低輻射能玻璃窗的物理傳熱模型,計(jì)算并分析反映窗戶(hù)性能的兩個(gè)參數(shù):傳熱系數(shù)U和太陽(yáng)得熱系數(shù)SHGC,著重討論了低輻射能玻璃窗的這兩個(gè)參數(shù)的特點(diǎn)和影響因素,找出了其節(jié)能的機(jī)理。通過(guò)負(fù)荷模擬,研究了低輻射能窗戶(hù)對(duì)空調(diào)能耗的影響,并在模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上,對(duì)我國(guó)4種典型氣候下最適宜使用的低輻射能玻璃窗進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞低輻射能窗;低輻射;節(jié)能
AbstractAmodelofheattransferthroughlow-Ewindowsisdeveloped.Thetwomostimportantperformanceparameters-overallheattransfercoefficient(Uvalue)andSolarHeatGainCoefficient(SHGC)arecalculatedandanalyzed.Thefactorsthatinfluencethetwoparametersoflow-Ewindowsarediscussedandthemechanismofwhylow-Ewindowscansavebuildingenergyisdiscussed.Italsogivesanexampleofthesimulationoftheimpactoflow-Ewindowsonair-conditioningandheatingenergycostinfourtypicalclimatesinChina.Basedontheresultsofthesimulation,themosteligibleclassoflow-Ewindowsisproposedforeachclimateforthebestenergysavingeffect.
Keywordslow-emissivitywindows;low-E;energy-saving
0引言
減小空調(diào)和供暖系統(tǒng)能耗電量降低建筑能耗的重要途徑,而由于玻璃窗引起的空調(diào)供暖能耗在整個(gè)建筑能耗中占有相當(dāng)大的比重,減小這部分能耗,是降低建筑能耗的一條行之有效的方法。在我國(guó)普遍采用的是單層或雙層普通玻璃窗,能大大降低窗戶(hù)的傳熱系數(shù),從而減小由玻璃窗引起的建筑能耗。因此,研究低輻射能窗,并將其用于我國(guó)建筑,對(duì)于降低我國(guó)建筑能耗水平有著重要意義。
1低輻射能玻璃簡(jiǎn)介
低輻射能玻璃,即low-E玻璃,是利用真空沉積技術(shù)的在玻璃表面沉積一層低輻射涂層,一般由若干金屬或金屬氧化物薄層和襯底組成。普通玻璃的長(zhǎng)波熱輻射發(fā)射率約為0.8左右,low-E玻璃長(zhǎng)波熱輻射發(fā)射率最低可達(dá)到0.04,對(duì)長(zhǎng)波熱輻射光譜有很強(qiáng)的反射作用。并可調(diào)整制造工藝制造出各種不同光學(xué)性能的產(chǎn)品,如對(duì)太陽(yáng)光有不同透過(guò)率的高透過(guò)low-E玻璃、低透過(guò)low-E玻璃等,見(jiàn)表1。但一般來(lái)說(shuō),都對(duì)可見(jiàn)光透過(guò)率影響不大。
表1玻璃材料
Table1Glass
編號(hào)厚度D/mmTsolTirEmis1Emis2K
高透30.60600.8400.0920.9
低透30.35400.8400.0920.9
普通30.83400.8400.8400.9
內(nèi)Low-E30.60600.8400.0880.9
外Low-E30.60600.0880.8400.9
2低輻射能窗的傳熱原理
2.1窗的物理傳熱模型
在有太陽(yáng)輻射的情況下,考慮有N層玻璃的窗戶(hù),忽略通過(guò)窗框的傳熱與玻璃邊緣和窗框之間的傳熱,可以認(rèn)為窗戶(hù)僅由N層玻璃和N-1個(gè)密閉空間組成。假設(shè)每層(如第i層)玻璃有3個(gè)節(jié)點(diǎn):第i層的中心節(jié)點(diǎn)i、第i層的兩個(gè)表面節(jié)點(diǎn)i,s1和i,s2,如圖1。玻璃本身的熱容量不考慮。窗戶(hù)傳熱方式有:和室內(nèi)外環(huán)境的輻射換熱、最外表面強(qiáng)迫對(duì)流換熱、最內(nèi)表面自然對(duì)流換熱、玻璃層間的對(duì)流換熱和輻射換熱、玻璃層內(nèi)的導(dǎo)熱以及玻璃對(duì)太陽(yáng)能的吸收。太陽(yáng)光一部分直接透過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室內(nèi),還有一部分是由各層玻璃的中心節(jié)點(diǎn)吸收太陽(yáng)能量后,以點(diǎn)內(nèi)熱源的形式向室內(nèi)傳熱。玻璃窗熱性能用總傳熱系數(shù)U和太陽(yáng)得熱系數(shù)SHGC(SolarHeatGainCoefficient)來(lái)表征。
圖1窗戶(hù)計(jì)算模型
Fig.1Schematicsofthewindow
2.2傳熱系數(shù)U
窗戶(hù)的總傳熱系數(shù)U是指在單位溫差下通過(guò)單位面積窗戶(hù)所傳遞的熱量。因此,U就是上述窗戶(hù)有傳熱熱阻之和Rtota的倒數(shù),即:
(1)
由于對(duì)流、輻射傳熱的熱阻是溫度的函數(shù),因此應(yīng)首先通過(guò)求解各個(gè)節(jié)點(diǎn)的熱平衡方程來(lái)確定窗戶(hù)各層玻璃的溫度值。在穩(wěn)態(tài)傳熱情況下,對(duì)任意節(jié)點(diǎn),流入流出該節(jié)點(diǎn)的凈熱流量為零。對(duì)于有N層玻璃的窗戶(hù),有N個(gè)中心節(jié)點(diǎn)和2N個(gè)表面節(jié)點(diǎn)。
2.2.1節(jié)點(diǎn)溫度的確定
第i層玻璃的中心節(jié)點(diǎn)熱平衡方程:
(2)
式中,Ri-1、Ri+1分別為第i中心節(jié)點(diǎn)與第(i+1)中心節(jié)點(diǎn)之間、第i中心節(jié)點(diǎn)與第(i+1)中心節(jié)點(diǎn)之間的換熱熱阻,即玻琉層內(nèi)的導(dǎo)熱、層間的對(duì)流換熱和輻射換熱的熱阻之和,它們分別為:
(3)
(4)
第i層玻璃兩個(gè)表面節(jié)點(diǎn)i,s1、i,s2的熱平衡方程:
(5)
(6)
溫度求解是一個(gè)迭代過(guò)程。首先設(shè)定N個(gè)中心節(jié)點(diǎn)溫度,解出2N個(gè)表面節(jié)點(diǎn)溫度,再以此求出熱阻和熱流,并解得下一步的中心節(jié)點(diǎn)溫度。重復(fù)此過(guò)程,直到求出斂解。
2.2.2對(duì)流換熱
外表面的對(duì)流換熱系數(shù)是風(fēng)速和風(fēng)向的函數(shù):
迎風(fēng)情況下,若風(fēng)速υ大于2m/s,hc,out=8.07υ0.605(7)
若風(fēng)速小于2m/s,hc,out=12.27(8)
背風(fēng)情況下,hc,out=18.64(0.3+0.05υ)0.605(9)
對(duì)垂直安裝的窗戶(hù),內(nèi)表面對(duì)流換熱系數(shù)是溫差的函數(shù):
hc,in=1.77(TN,s2-Tin)0.25(10)
各個(gè)層流間對(duì)流換熱系數(shù)hc,i=λ×Nu/ωi=1,N-1(11)
對(duì)于Ra<2×105
Nu=[1+(0.0303Ra0.402)11]0.091(12)
2.2.3輻射換熱
對(duì)N層玻璃組成的具有2N個(gè)表面的系統(tǒng),若各層間填充的氣體對(duì)長(zhǎng)波熱輻射無(wú)吸收,則長(zhǎng)波熱輻射能量在各層間傳遞的過(guò)程中沒(méi)有損失。對(duì)于第j與(j+1)層玻璃間的空氣層所對(duì)應(yīng)的第(j,s2)和(j+1,s1)兩個(gè)玻璃表面,離開(kāi)某個(gè)表面的凈長(zhǎng)波熱輻射能量為:
Qrj,s2=Sj,s2+ρj,s2Qrj+1,s1(13)
Qrj+1,s1=Sj+1,s1+ρj+1,s1Qrj,s2(14)
其中,。一般玻璃的長(zhǎng)波熱輻射透過(guò)率為0,因而ρj,s2=1-εj,s2
所以,窗戶(hù)的各輻射換熱熱阻為:
最外表面輻射換熱熱阻(15)
最內(nèi)表面輻射換熱熱阻(16)
層間輻射換熱熱阻
(17)
窗戶(hù)的總熱阻Rtotal為:(18)
由式(15)至(17),玻璃的輻射熱阻與其熱輻射表面的長(zhǎng)波熱輻射半球發(fā)射率有關(guān),ε越小,輻射熱阻越大,從而增大了窗戶(hù)總熱阻。同時(shí),各層輻射熱阻與對(duì)流換熱熱阻并聯(lián),因而ε減小對(duì)窗戶(hù)總熱阻的影響,也和與其并聯(lián)的對(duì)流換熱熱阻的大小有關(guān),該對(duì)流換熱熱阻越小,ε增大總熱阻的程度也越小。因此,安裝窗時(shí)要考慮low-E面的安裝位置,使它位于對(duì)流換熱熱阻較大的表面。
2.3太陽(yáng)得熱系數(shù)SHGC的求解
來(lái)源于太陽(yáng)輻射的室內(nèi)得熱量一部分是直接透過(guò)窗戶(hù)進(jìn)入室內(nèi)的,還有一部分是各層玻璃吸收太陽(yáng)能量后,作為一個(gè)獨(dú)立的小熱源,向室內(nèi)放出的熱量。所以,SHGC可寫(xiě)為:
(19)
式中,βi是該層吸收的太陽(yáng)能量向室內(nèi)流入的比例,等于該玻璃層中心節(jié)點(diǎn)以外的總熱阻與整個(gè)窗戶(hù)總熱阻之比,為:
(20)
所以,室內(nèi)得熱量Q=U(Tout-Tin)+SHGC×I(21)
3窗戶(hù)傳熱性能分析
使用LBL1994年了出品的Window4.1軟件[2],計(jì)算了幾種窗戶(hù)的性能參數(shù)并進(jìn)行比較,所計(jì)算的窗戶(hù)包括單層和雙層的普通玻璃窗及l(fā)ow-E玻璃窗。所計(jì)算工況見(jiàn)表2,所使用的玻璃的物性說(shuō)明見(jiàn)表1,所計(jì)算的窗戶(hù)種類(lèi)及計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。從計(jì)算結(jié)果可以分析得知下述結(jié)論。
表2模擬計(jì)算條件
Table2Thesimulatedconditions編號(hào)工況描述
A有太陽(yáng)入射,垂直入射強(qiáng)度為783W/m2,室外溫度-17.8℃,室內(nèi)溫度21.1℃,風(fēng)速6.7m/s,迎風(fēng)
B有太陽(yáng)入射,垂直入射強(qiáng)度為783W/m2,室外溫度31.7℃,室內(nèi)溫度23.9℃,風(fēng)速3.4m/s,迎風(fēng)
C計(jì)算U:無(wú)太陽(yáng),室外溫度-17.8℃,室內(nèi)溫度21.0℃,風(fēng)速6.7m/s,迎風(fēng)。
計(jì)算SHGC,垂直太陽(yáng)入射強(qiáng)度為783W/m2,室外溫度31.7℃,室內(nèi)溫度23.0℃,風(fēng)速3.4m/s,迎風(fēng)
表3窗戶(hù)種類(lèi)和計(jì)算結(jié)果(U:W/(m2℃);T:℃)
Table3Thecalculatedvalueforthedifferentwindows
編號(hào)層數(shù)所用材料冬季工況夏季工況
外層內(nèi)層USHGCT1,s2USHGCT2,S2
1a1普通6.290.85-6.55.850.8631.9
1b1內(nèi)low-E3.860.63-7.43.270.6336.4
1c1外low-E6.120.64-4.75.510.6533.1
2a2普通普通2.820.7612.53.130.7632.4
2b2內(nèi)low-E普通1.770.5716.61.820.5730.7
2c2普通外low-E1.760.6020.71.840.6134.3
2d2外low-E普通2.780.5611.63.010.5731.8
2e2普通內(nèi)low-E1.870.5915.92.360.6043.2
3.1低輻射涂層(low-E層)可以降低窗戶(hù)的傳熱系數(shù)
low-E材料的應(yīng)用能夠降低窗戶(hù)的傳熱系數(shù)U,結(jié)果見(jiàn)表3。如有l(wèi)ow-E層時(shí)U值最大可降低約50%,但low-E層位置不同,降低窗戶(hù)傳熱系數(shù)的作用不同。
3.2low-E層位置對(duì)傳熱系數(shù)有重要影響
從表3可以看出,對(duì)于單層玻璃窗,low-E層(ε=0.088)在室內(nèi)側(cè)和在室外側(cè)時(shí),其傳熱系數(shù)有很大差別。表3中所計(jì)算的窗戶(hù),除low-E層位置不同外,其它參數(shù)均相同。在相同工況下,編號(hào)為1a、1b和1c的三種窗,1b的傳熱系數(shù)要比1c的低約40%;而1a和1c的傳熱系數(shù)幾乎相同,即此時(shí)low-E幾乎沒(méi)有起到作用。對(duì)于雙層玻璃窗也具有同樣的情況??梢?jiàn)ε對(duì)U的影響與low-E面的位置有關(guān)。對(duì)單層玻璃窗,low-E層的最佳位置是室內(nèi)側(cè);對(duì)雙層玻璃窗,low-E層的最佳位置則是中間空氣層的內(nèi)或外側(cè)。
3.3ε、τ值和SHGC的影響
ε(ε是窗戶(hù)的low-E面的長(zhǎng)波熱輻射發(fā)射率)和τ(τ是窗戶(hù)的法向總太陽(yáng)透過(guò)率)對(duì)U和SHGC的影響與玻璃窗的結(jié)構(gòu)、形式,即玻璃層數(shù)、low-E層的安裝位置等因素有關(guān),下面探討在這些因素一定時(shí),ε、τ對(duì)U和SHGC的影響。圖2和圖3分別為反映ε、τ與U和法向SHGC的關(guān)系的等值線圖,其中,窗戶(hù)的形式是表3中的2c(雙層窗l(fā)ow-E面中置),計(jì)算工況為表2中的工況C。
對(duì)U起決定性影響因素的是ε,ε值的變化改變了總熱阻中的輻射阻部分,從而達(dá)到了改變傳熱系數(shù)U的目的。ε值越小,輻射熱阻越大,U也越小。不同τ值下,各玻璃層吸收的太陽(yáng)能量不同,使得玻璃窗各節(jié)點(diǎn)的溫度分布不同,從而對(duì)應(yīng)的U值不同,但τ對(duì)U的影響很小,如圖2示。
圖2雙層窗U-ε、τ等值線
Fig.2Theisolinefordoublewindow
SHGC主要受τ影響,τ越大,SHGC相應(yīng)越大,而ε對(duì)SHGC的影響主要在于ε改變了各層玻璃的熱阻,從而改變了各層所吸收的太陽(yáng)能量中流入室內(nèi)的比例。由圖3可以看出,SHGC基本上只與τ有關(guān)。
圖3以層窗SHGC-ε、τ的等值線
Fig.3TheSHGCisolinefordoublewindow
3.4low-E層降低了熱負(fù)荷的波幅
圖4繪出了哈爾濱冬季某日逐時(shí)室內(nèi)得熱量Q(計(jì)算式見(jiàn)21),設(shè)室內(nèi)溫度恒為20℃,進(jìn)入室內(nèi)熱量為正。由圖可見(jiàn),使用low-E窗戶(hù),一天的得熱量波動(dòng)小于普通窗戶(hù),可削弱室外環(huán)境變化對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影響,使得用于維持室內(nèi)恒定舒適環(huán)境的能耗也相應(yīng)降低。Low-E窗戶(hù)的傳熱系數(shù)U降低的同時(shí),由于它本身材料的光學(xué)特性,SHGC也隨之降低,這對(duì)于冬季工況要求盡量利用太陽(yáng)輻射能是矛盾的。有l(wèi)ow-E層玻璃窗白天雖然U值降低,但同時(shí)太陽(yáng)得熱也降低。圖4中可以看到,有l(wèi)ow-E的雙層窗(2b)白天太陽(yáng)得熱的降低值大于U值降低所減少的失熱量,因此白天時(shí)對(duì)太陽(yáng)能利用效果不如沒(méi)有l(wèi)ow-E層的普通雙層玻璃窗(2a);但單層玻璃窗(1b)則與雙層相反,這主要是因?yàn)閷?duì)單層來(lái)說(shuō),U值的降低起主要作用。從全天效果來(lái)看,有l(wèi)ow-E層的窗戶(hù)還是比普通窗戶(hù)節(jié)能。
圖4哈爾濱冬季某日室內(nèi)逐時(shí)得熱量
Fig.4ThesolargaininHarbin
4低輻射能玻璃對(duì)建筑全年能耗的影響
如前所述,U和SHGC只是反映在某一特定工況下的玻璃窗性能的靜態(tài)參數(shù),而不能反映全年氣象條件波動(dòng)下玻璃參數(shù)的變化以及這種變化對(duì)建筑能耗的影響。因此,要分析低輻射能窗對(duì)建筑能耗的影響,就應(yīng)該對(duì)由玻璃引起的空調(diào)和供暖負(fù)荷進(jìn)行全年模擬。用傳遞函數(shù)法進(jìn)行負(fù)荷模擬一個(gè)例子,通過(guò)模擬來(lái)分析使用低輻射能玻璃的節(jié)能效果。
4.1模擬房間描述和負(fù)荷計(jì)算方法
選取了編號(hào)1b的單層low-E窗以及編號(hào)2b的雙層low-E窗兩種形式進(jìn)行負(fù)荷模擬計(jì)算。與之比較的普通玻璃物性見(jiàn)表1。Low-E玻璃厚為3mm,普通表面的長(zhǎng)波熱輻射發(fā)射率ε均為0.84,low-E表面的ε值范圍為0.04到0.7,窗戶(hù)的太陽(yáng)透過(guò)率τ取值范圍分別為單層窗戶(hù)0.04到0.7;雙層窗戶(hù)0.04到0.6。實(shí)際的U值隨室內(nèi)外氣象條件等因素而隨時(shí)變化,但是全年的波動(dòng)范圍不大,因此在得熱量計(jì)算中采用了工況C下的定值;τ和SHGC則進(jìn)行了逐時(shí)計(jì)算。
所計(jì)算的房間模型為重型結(jié)構(gòu)[4],朝南一面全部為玻璃窗,其余5面均為室溫恒定的相鄰房間。其面積為21.6m2,其凈空尺寸:長(zhǎng)×寬×高為6m×3.6m×3m。南面玻璃凈面積為9m2。據(jù)實(shí)測(cè)驗(yàn)結(jié)果,該房間的輻射型得熱傳遞函數(shù)系數(shù)為V0=0.32,V1=-0.25,W1=-0.93,傳導(dǎo)型得熱傳遞函數(shù)系數(shù)為V0=0.68,V1=-0.61,W1=-0.93。求得冬夏兩季的逐時(shí)空調(diào)負(fù)荷再相加(根據(jù)ASHRAEHandbookofFundamentals,1993),可求得全年的空調(diào)能耗。冬季設(shè)計(jì)室溫為20℃,夏季設(shè)計(jì)室溫為25℃,允許室溫波動(dòng)范圍均為±1℃,冬夏兩季均來(lái)用熱泵式空調(diào),同時(shí)不考慮室內(nèi)設(shè)備和照明產(chǎn)熱。
4.2計(jì)算結(jié)果及其分析
為能反映低輻射能玻璃的節(jié)能效果,引入了一個(gè)新的參數(shù)--節(jié)能百分比
,單層窗與單層普通玻璃窗進(jìn)行比較,雙層窗與雙層普通玻璃窗進(jìn)行比較。η可以充分反映單位面積低輻射能玻璃窗的節(jié)能效果,而不用考慮負(fù)荷絕對(duì)量值的大小,η值越大說(shuō)明節(jié)能效果越顯著。圖5、6是哈爾濱、廣州二地采用不同材料的low-E窗的情況下(根據(jù)1999年清華大學(xué)的建筑能耗分析用氣象數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)MEDPHA),,η與ε、法向τ的關(guān)系的等值線圖。
圖5單層窗η-ε、τ等值線圖
Fig.5Theηisolineformonolayerwindow
圖6雙層窗η-ε、τ等值線圖
Fig.6Theηisolinefordoublewindow
1)哈爾濱
氣溫較低,太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較小。由圖看出,采用單層窗時(shí)ε值越小,τ值越大,節(jié)能效果越好;采用雙層窗時(shí)ε越小越好,而τ值應(yīng)適中。這是因?yàn)閱螌哟癠值較大,由溫差引起的傳熱量很大,冬季能耗是主要部分。而雙層窗U值較小,溫差傳熱量在總傳熱量中所占比例減小,冬季能耗在全年能耗中所占比例降低;太陽(yáng)得熱對(duì)全年能耗的影響比單層窗顯著,如果τ值太大,會(huì)增大夏季能耗,反之,若τ值太小,會(huì)增大冬季能耗。
2)廣州
冬夏兩季氣溫比北方明顯增高,輻射強(qiáng)度也較大,且夏季輻射尤為突出,減小夏季供冷負(fù)荷是主要矛盾,冬季供暖量非常小,太陽(yáng)得熱對(duì)負(fù)荷的影響非常大。由圖看出,全年能耗與τ值關(guān)系密切,τ越小,能耗越小,而在保證一定小的τ后,能耗基本與ε值大小無(wú)關(guān)。
由所得的η值可見(jiàn),無(wú)論是北方還是南方地區(qū),使用低輻射能玻璃都不同程度地節(jié)省了全年的空調(diào)能耗。
5結(jié)論
1)低輻射能玻璃是否全年節(jié)能與地區(qū)有關(guān)
低輻射能玻璃的節(jié)能是由于ε主要影響傳熱系數(shù)U,從而影響由溫差引起的對(duì)流傳熱和輻射傳熱。對(duì)于氣候寒冷的北方地區(qū),采用低輻射能玻璃有明顯的節(jié)能效果,ε越小,全年能耗節(jié)省情況越佳。而在南方,由太陽(yáng)輻射引起的空調(diào)能耗是全年能耗的主要部分,ε值的變化僅減小傳熱系數(shù)U,對(duì)這部分能耗影響不大。南方使用low-E玻璃造成的節(jié)能效果,除U的降低是一個(gè)因素之外,最主要的原因是low-E玻璃的材料特性使它對(duì)太陽(yáng)透過(guò),相對(duì)于普通玻璃必定有一定程度的削弱。所以在南方,單純的ε值減小對(duì)節(jié)能作用不顯著,如果能夠用其它措施(如內(nèi)、外遮陽(yáng))來(lái)降低太陽(yáng)得熱的話,可以不使用low-E玻璃來(lái)達(dá)到相同程度的節(jié)能效果。但如果要求較好的視野,例如商用建筑采用大面積的玻璃幕墻,low-E玻璃是很好的選擇,在保證自然采光的同時(shí)可降低空調(diào)能耗。
2)室內(nèi)熱源的影響
在計(jì)算空調(diào)負(fù)荷時(shí),省去了設(shè)備和照明負(fù)荷。但在實(shí)際應(yīng)用中,如果采用的低透玻璃減小了太陽(yáng)光進(jìn)入房間的強(qiáng)度,使得房間內(nèi)必須采用人工照明的情況,由于提供相同照度人工照明造成的負(fù)荷更大,可能會(huì)出現(xiàn)采用低透玻璃夏季空調(diào)負(fù)荷反而增大的情況。所以在確定低透的low-E玻璃的透過(guò)率時(shí),要結(jié)合房間功能等因素綜合考慮。
3)根據(jù)具體情況決定是否選用low-E玻璃窗
使用low-E玻璃窗,不一定符合夏季工況的要求,反之亦然。所以,在具體選用low-E窗戶(hù)時(shí),僅有U和SHGC這兩個(gè)靜態(tài)參數(shù)是不夠的,應(yīng)根據(jù)具體氣候、建筑類(lèi)型等因素綜合考慮。對(duì)于氣候較寒冷、全年以供暖流為主的地方,由于室內(nèi)外溫差大,以降低傳熱系數(shù)U為主;而對(duì)于氣候炎熱、太陽(yáng)輻射強(qiáng)、全提以供冷為主的地方,可選擇SHGC較低的low-E窗戶(hù)種類(lèi)和安裝方
式。有條件的話,應(yīng)進(jìn)行全年負(fù)荷的模擬計(jì)算,選取用合適的U和SHGC的組合以及窗戶(hù)的適當(dāng)安裝方式。
本次模擬的房間在結(jié)構(gòu)上屬于重型結(jié)構(gòu),其它結(jié)構(gòu)和類(lèi)型的建筑還沒(méi)有進(jìn)行模擬,這是下面有待進(jìn)行的研究,以便分析不同建筑對(duì)窗戶(hù)使用的不同要求。同時(shí),本次模擬采用的空調(diào)系統(tǒng)是熱泵式空調(diào),這與我國(guó)大部分地區(qū)的供暖與供冷實(shí)際情況并不完全符合,這也有待于進(jìn)一步研究改進(jìn)。
符號(hào)U-總傳熱系數(shù),W/(mm2/℃)Emis2-玻璃內(nèi)表面長(zhǎng)波熱輻射發(fā)射率下標(biāo)
R-熱阻,mm2·℃/Wυ-室外風(fēng)速,m/si-第i層玻璃的中心節(jié)點(diǎn)
T-溫度,℃I-太陽(yáng)入射強(qiáng)度,W/m2i,s1-第i層玻璃外表面節(jié)點(diǎn)
Q-熱流量,W/m2希臘字母i,s2-第i層玻璃內(nèi)表面節(jié)點(diǎn)
h-換熱系數(shù),W/(m2℃)λ-空氣的導(dǎo)熱系數(shù),W/(m℃)c-對(duì)流換熱
D-玻璃的厚度,mmω-空氣層的厚度,mmr-輻射換熱
K-玻璃的志熱系數(shù),W/(m℃)ρ-表面長(zhǎng)波熱輻射半球反射率k-玻璃層的導(dǎo)熱
Tir-玻璃的長(zhǎng)波熱輻射透過(guò)率ε-表面長(zhǎng)波熱輻射半球反射率total-整個(gè)窗戶(hù)
Tsol-玻璃的太陽(yáng)透過(guò)率τ-總太陽(yáng)透過(guò)率in-室內(nèi)環(huán)境
Emis1-玻璃外表面長(zhǎng)波熱輻射發(fā)射率α-玻璃的太陽(yáng)吸收率out-室外環(huán)境
參考文獻(xiàn)
1)ArastehDK,ReillyMS,RubinMD."AversatileprocedureforcalculatingheattransferthroughWindows".ASHRAETransactions,1989,95,(2):755-765.
2)FinlaysonEU,ArastehDK,HuizengaC,etal.Window4.0:DocumentationofCalculationProcedures.1993,LBL.
3)張寅平.熱鏡膜的應(yīng)用研究--熱鏡膜制備工藝探索及性能研究、半透明薄膜光學(xué)性能、熱輻射性質(zhì)及其測(cè)定方法研究:[博士學(xué)論文].合肥:中國(guó)科技大學(xué),1991.
4)單寄平.空調(diào)負(fù)荷衫計(jì)算法.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1989.