4.2 结果及其 为能反映低辐射能玻璃的节能效果,引入了一个新的参数--节能百分比

,单层窗与单层普通玻璃窗进行比较,双层窗与双层普通玻璃窗进行比较。η可以充分反映单位面积低辐射能玻璃窗的节能效果,而不用考虑负荷绝对量值的大小,η值越大说明节能效果越显著。图5、6是哈尔滨、广州二地采用不同材料的low-E窗的情况下(根据1999年清华大学的建筑能耗分析用气象数据生成系统MEDPHA),,η与ε、法向τ的关系的等值线图。

图5 单层窗η-ε、τ等值线图
Fig.5 ηisoline for monolayer window

图 6 双层窗η-ε、τ等值线图
Fig.6 Theηisoline for double window
1) 哈尔滨
气温较低,太阳辐射强度较小。由图看出,采用单层窗时ε值越小,τ值越大,节能效果越好;采用双层窗时ε越小越好,而τ值应适中。这是因为单层窗U值较大,由温差引起的传热量很大,冬季能耗是主要部分。而双层窗U值较小,温差传热量在总传热量中所占比例减小,冬季能耗在全年能耗中所占比例降低;太阳得热对全年能耗的比单层窗显著,如果τ值太大,会增大夏季能耗,反之,若τ值太小,会增大冬季能耗。
字串8 2) 广州
冬夏两季气温比北方明显增高,辐射强度也较大,且夏季辐射尤为突出,减小夏季供冷负荷是主要矛盾,冬季供暖量非常小,太阳得热对负荷的影响非常大。由图看出,全年能耗与τ值关系密切,τ越小,能耗越小,而在保证一定小的τ后,能耗基本与ε值大小无关。
由所得的η值可见,无论是北方还是南方地区,使用低辐射能玻璃都不同程度地节省了全年的空调能耗。
5 结论 1) 低辐射能玻璃是否全年节能与地区有关
低辐射能玻璃的节能是由于ε主要影响传热系数U,从而影响由温差引起的对流传热和辐射传热。对于气候寒冷的北方地区,采用低辐射能玻璃有明显的节能效果,ε越小,全年能耗节省情况越佳。而在南方,由太阳辐射引起的空调能耗是全年能耗的主要部分,ε值的变化仅减小传热系数U,对这部分能耗影响不大。南方使用low-E玻璃造成的节能效果,除U的降低是一个因素之外,最主要的原因是low-E玻璃的材料特性使它对太阳透过,相对于普通玻璃必定有一定程度的削弱。所以在南方,单纯的ε值减小对节能作用不显著,如果能够用其它措施(如内、外遮阳)来降低太阳得热的话,可以不使用low-E玻璃来达到相同程度的节能效果。但如果要求较好的视野,例如商用建筑采用大面积的玻璃幕墙,low-E玻璃是很好的选择,在保证采光的同时可降低空调能耗。
字串4 2) 室内热源的影响
在计算空调负荷时,省去了设备和照明负荷。但在实际中,如果采用的低透玻璃减小了太阳光进入房间的强度,使得房间内必须采用人工照明的情况,由于提供相同照度人工照明造成的负荷更大,可能会出现采用低透玻璃夏季空调负荷反而增大的情况。所以在确定低透的low-E玻璃的透过率时,要结合房间功能等因素综合考虑。
3) 根据具体情况决定是否选用low-E玻璃窗
使用low-E玻璃窗,不一定符合夏季工况的要求,反之亦然。所以,在具体选用low-E窗户时,仅有U和SHGC这两个静态参数是不够的,应根据具体气候、建筑类型等因素综合考虑。对于气候较寒冷、全年以供暖流为主的地方,由于室内外温差大,以降低传热系数U为主;而对于气候炎热、太阳辐射强、全提以供冷为主的地方,可选择SHGC较低的low-E窗户种类和安装方
式。有条件的话,应进行全年负荷的模拟计算,选取用合适的U和SHGC的组合以及窗户的适当安装方式。
本次模拟的房间在结构上属于重型结构,其它结构和类型的建筑还没有进行模拟,这是下面有待进行的,以便分析不同建筑对窗户使用的不同要求。同时,本次模拟采用的空调系统是热泵式空调,这与我国大部分地区的供暖与供冷实际情况并不完全符合,这也有待于进一步研究改进。
字串4 符号
| U-总传热系数,W/(m m2/℃) |
Emis2-玻璃内表面长波热辐射发射率 |
下标 |
| R-热阻,m m2·℃/W |
υ-室外风速,m/s |
i-第i层玻璃的中心节点 |
| T-温度,℃ |
I-太阳入射强度,W/m2 |
i,s1-第i层玻璃外表面节点 |
| Q-热流量,W/m2 |
希腊字母 |
i,s2-第i层玻璃内表面节点 |
| h-换热系数,W/(m2℃) |
λ-空气的导热系数,W/(m℃) |
c-对流换热 |
| D-玻璃的厚度,mm |
ω-空气层的厚度,mm |
r-辐射换热 |
| K-玻璃的志热系数,W/(m℃) |
ρ-表面长波热辐射半球反射率 |
k-玻璃层的导热 |
| Tir-玻璃的长波热辐射透过率 |
ε-表面长波热辐射半球反射率 |
total-整个窗户 |
| Tsol-玻璃的太阳透过率 |
τ-总太阳透过率 |
in-室内环境 |
| E mis1-玻璃外表面长波热辐射发射率 |
α-玻璃的太阳吸收率 |
out-室外环境 |
字串2
1) Arasteh D K, Reilly M S, Rubin M D." A versatile procedure for calculating heat transfer through Windows". ASHRAE Transactions, 1989,95,(2):755-765.
2) Finlayson E U, Arasteh D K, Huizenga C, et al. Window 4.0: Documentation of Calculation Procedures. 1993, LBL.
3) 张寅平.热镜膜的应用研究--热镜膜制备工艺探索及性能研究、半透明薄膜光学性能、热辐射性质及其测定研究:[博士学论文] .合肥:大学,1991.
4) 单寄平.空调负荷衫计算法.北京:中国建筑出版社,1989.
字串6
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