建筑排風隔熱外窗傳熱與節(jié)能特性研究.pdf

1、外窗是建筑圍護結構的重要組成部分，是圍護結構中隔熱能力最薄弱的環(huán)節(jié)，高效的外窗對建筑節(jié)能具有非常重要的意義，可以有效減少建筑空調負荷，改善室內自然采光，提升室內空氣品質，為室內人員提供舒適的熱環(huán)境和光環(huán)境，并盡可能避免對建筑美學形成干擾。本研究提出一種新型的建筑外窗結構排風隔熱窗，其由三層玻璃、玻璃夾層間空腔層以及內置可調節(jié)遮陽百葉構成，該結構可以將室內空調排風送入玻璃夾層間的氣流空腔最終排向室外，從而使外窗室內側玻璃表面溫度接近于室內

2、空氣溫度。排風隔熱窗可以充分利用空調排風的低品位能，減少外窗形成的空調負荷，同時可以有效地提高室內的熱舒適性，達到排風熱回收的效果。本文針對排風隔熱窗結構，采用理論分析、數(shù)值計算和實驗驗證相結合的方法展開研究，圍繞其傳熱過程、負荷特性、節(jié)能潛力以及改善室內熱舒適性等方面進行了如下工作：
　?。?）分析排風隔熱窗的隔熱機制和傳熱特性，采用區(qū)域模型法，通過單元能量平衡分析，建立排風隔熱窗的二維傳熱數(shù)學模型，其中，利用界面能量平衡的原理

3、，計算太陽輻射作用下排風隔熱窗各結構層的光學性能參數(shù)。同時，搭建排風隔熱窗測試實驗臺，開展其熱特性的實驗研究，利用實測數(shù)據(jù)驗證模型建立過程中二維簡化方法的正確性，同時利用實驗測量結果與模擬計算結果進行比較，驗證排風隔熱窗傳熱數(shù)學模型本身的可靠性與正確性；同時進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式雙層皮玻璃幕墻的傳熱過程，并與現(xiàn)有的實驗數(shù)據(jù)進行比較。
　?。?）以夏熱冬冷地區(qū)氣候特點為例，分析排風隔熱窗的傳熱特

4、點和負荷特性，并與Low-e玻璃和內置百葉中空玻璃進行比較。研究結果表明：排風隔熱窗可以有效地減少室內側玻璃表面和室內空氣之間的溫差，降低外窗在夏季工況的室內得熱量和冬季工況的室內散熱量，削弱室外氣候變化對室內空調負荷的影響。
　?。?）定量分析影響排風隔熱窗的熱工性能的主要因素，包括排風速度、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)設計，同時研究不同室內空氣參數(shù)對其冬季結露的影響。結果表明排風速度對排風隔熱

5、窗的熱工性能有較大影響，而空腔層厚度對其熱工性能并無顯著影響，百葉傾角和百葉材料表面反射率對排風隔熱窗整體的光學性能參數(shù)、以及對室內太陽輻射得熱的控制起著至關重要的作用。
　?。?）計算排風隔熱窗在我國不同氣候條件下的全年動態(tài)逐時負荷，并與內置百葉中空玻璃和Low-e玻璃進行了比較，研究其全年的能耗特性及節(jié)能潛力，并對排風隔熱窗在不同氣候區(qū)的適用性進行探討，計算結果表明，排風隔熱窗在不同氣候條件下的節(jié)能效果均十分顯著。
　　

6、（5）從室內空調排風利用的角度出發(fā)，考慮新風量和室外氣象條件的影響，計算和比較排風隔熱窗和常規(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)的排風熱回收形式。研究結果表明，排風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)相反的計算結果，同時，室內新風量對不同氣候區(qū)最優(yōu)的排風熱回收形式有較大影響。
　　（6）計算分析了排風隔熱窗對室內熱舒適性的影響，計算過程中考慮太陽輻射對平均輻射溫度的影響，建立了太陽

7、輻射作用下建筑外窗對室內熱舒適性影響的評價方法，同時利用室內太陽輻射的傳遞光學模型，計算室內不同區(qū)域的太陽輻射強度分布，分析建筑外窗對室內不同區(qū)域熱舒適性分布的影響。研究表明，排風隔熱窗可以使外窗室內側玻璃表面的溫度非常接近于室內空氣溫度，從而減少外窗玻璃表面對室內人員冷/熱輻射作用，同時，在夏季利用內置遮陽百葉可以避免太陽直射輻射的作用，從而提高室內人員的熱舒適性。
　　本課題針對排風隔熱窗的節(jié)能特性、熱舒適性改善及熱回收特性等