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窗熱阻R值和遮陽(yáng)系數(shù)SC值的實(shí)驗(yàn)研究

來(lái)源:華南理工大學(xué)建筑學(xué)院 建筑節(jié)能與DeST研究中心  作者:張磊 孟慶林 張百慶  日期:2007-1-11
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  前言
  窗是建筑節(jié)能的薄弱環(huán)節(jié),根據(jù)有關(guān)研究,全球居住建筑以及非居住建筑冷負(fù)荷的一半為太陽(yáng)輻射得熱負(fù)荷,其中通過(guò)窗戶的太陽(yáng)輻射得熱又占絕大部分,因此,窗的熱特性特別是熱阻R值和遮陽(yáng)系數(shù)SC值是評(píng)價(jià)室內(nèi)負(fù)荷所必需的重要參數(shù),雖然,可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的方法得到上述數(shù)據(jù),但更多的設(shè)計(jì)者、專家和研究
  測(cè)試儀器:
  足尺計(jì)量箱,具體尺寸如圖2所示。安裝時(shí)使計(jì)量箱完全封閉整個(gè)窗系統(tǒng),計(jì)量箱圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板,由于聚乙烯泡沫塑料熱阻較大,有助于減少計(jì)量箱外環(huán)境對(duì)箱內(nèi)熱環(huán)境的影響,板與板及板與墻體的結(jié)合處采用密封膠密封,減少空氣滲透的影響,兩臺(tái)太陽(yáng)輻射記錄儀,一臺(tái)水平放置于屋頂用于記錄水平總太陽(yáng)輻射照度,一臺(tái)垂直放置于和測(cè)試窗平行的方向,用于記錄窗系統(tǒng)接受到的總垂直太陽(yáng)輻射照度。一臺(tái)動(dòng)態(tài)電能記錄儀DEM700,用于記錄計(jì)量箱空調(diào)耗電量。用于測(cè)量溫度和熱流的熱電偶、熱流計(jì)布置如圖3所示。

  

圖2 計(jì)量箱尺寸

圖3 房間熱工測(cè)試測(cè)點(diǎn)布置立面圖

圖4 房間熱工測(cè)試測(cè)點(diǎn)布置剖面圖

  安裝時(shí)使計(jì)量箱完全封閉整個(gè)窗系統(tǒng),計(jì)量箱圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用100mm厚聚苯乙烯泡沫塑料板,由于聚乙烯泡沫塑料熱阻較大,有助于減少計(jì)量箱外環(huán)境對(duì)箱內(nèi)熱環(huán)境的影響,板與板及板與墻體的結(jié)合處采用密封膠密封,減少空氣滲透的影響,兩臺(tái)太陽(yáng)輻射記錄儀,一臺(tái)水平放置于屋頂用于記錄水平總太陽(yáng)輻射照度,一臺(tái)垂直放置于和測(cè)試窗平行的方向,用于記錄窗系統(tǒng)接受到的總垂直太陽(yáng)輻射照度一臺(tái)動(dòng)態(tài)電能記錄儀DEM700,用于記錄計(jì)量箱空調(diào)耗電量。用于測(cè)量溫度和熱流的熱電偶、熱流計(jì)布置如圖4所示。熱電偶通過(guò)銅-康銅線,熱流計(jì)通過(guò)導(dǎo)線分別和集線器DS600相連,再通過(guò)數(shù)據(jù)線連接到數(shù)據(jù)采集儀DC100中,DC100采集的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232電纜線傳送到筆記本電腦,可以使用筆記本中的控制程序?qū)?shù)據(jù)收集進(jìn)行操作,在本測(cè)試中,設(shè)定筆記本中數(shù)據(jù)記錄時(shí)間間隔為一分鐘。

  數(shù)據(jù)處理和分析
  測(cè)試時(shí)間為9月23日~10月3日不間斷記錄,由于計(jì)算機(jī)中記錄的溫度、熱流、太陽(yáng)輻射數(shù)據(jù)時(shí)間間隔為一分鐘,單位分別為℃、W/㎡、W/㎡,動(dòng)態(tài)電能記錄儀DEM700記錄電量數(shù)據(jù)時(shí)間間隔為一小時(shí),單位為kwh,因此在采用公式3計(jì)算得熱量時(shí),對(duì)參加運(yùn)算的各項(xiàng)統(tǒng)一單位為kwh,根據(jù)上述公式1~7得到窗系統(tǒng)和窗玻璃的R,SC值,選出連續(xù)三天的合理數(shù)據(jù),列表如下所示:

  表1 整理后所得數(shù)據(jù)
  在測(cè)試期間,空氣相對(duì)濕度比較低,冷凝水量較少,另外,窗戶的氣密性比較好,因此,在利用公式3計(jì)算得熱量的時(shí)候,沒(méi)有考慮凝結(jié)水潛熱和空氣滲透的影響。

在數(shù)據(jù)處理過(guò)程中,給出了窗系統(tǒng)另外一個(gè)重要的節(jié)能指標(biāo):窗的能耗指標(biāo),它表示:一天內(nèi),通過(guò)單位面積窗系統(tǒng)的熱量,單位是kwh/㎡。測(cè)試期間的能耗指標(biāo)如下圖所示:

圖5 能耗指標(biāo)曲線圖


  從圖中可以看出,在窗的總得熱量中,太陽(yáng)輻射得熱量占了很大一部分比例,因此,為了減少通過(guò)窗系統(tǒng)的熱量,從而減少房間能耗,達(dá)到節(jié)能的目的,應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)措施,減少通過(guò)窗系統(tǒng)的太陽(yáng)輻射得熱量。

  結(jié)論
  1、建筑熱工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求測(cè)試方法簡(jiǎn)單易行,便于操作,投資少,收集的數(shù)據(jù)相對(duì)準(zhǔn)確,本測(cè)試過(guò)程中使用的測(cè)試方法是在防護(hù)熱箱法基本原理的基礎(chǔ)上,根據(jù)廣州地區(qū)住宅建筑的實(shí)際情況,而采用的改進(jìn)測(cè)試方法。由于是在實(shí)際工況條件下進(jìn)行的測(cè)試,并且測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng),因此,數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,可以真實(shí)反映亞熱帶地區(qū)的廣州的住宅中,通過(guò)窗的太陽(yáng)輻射得熱的影響。另外,測(cè)試儀器的準(zhǔn)備和安裝簡(jiǎn)單易行,易于實(shí)施,符合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的要求。

  2、通過(guò)對(duì)收集數(shù)據(jù)的分析,得出測(cè)試匯景新城窗系統(tǒng)的熱阻R值和遮陽(yáng)系數(shù)SC值分別為0.42㎡·℃/w和0.47,可以有效減少通過(guò)窗系統(tǒng)的得熱量。

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