中空玻璃的热工性能研究及其在住宅建筑上适用性分析

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1、中空玻璃的热工性能研究及其在住宅建筑上适用性分析重庆大学硕士学位论文学生姓名：黄春勇指导教师：王厚华副教授专业：供热、供燃气、通风及空调工程学科门类：工学重庆大学城市建设与环境工程学院二OO八年十月ResearchonThermalCharacteristicsofInsulatingGlassanditsApplicationinResidentialBuildingsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforth

2、eDegreeofMasterofEngineeringByHuangChunyongSupervisedbyAss.Prof.WangHouhuaSpecialty:Heating,Gassing,VentilatingandAir-conditioningEngineeringFacultyofUrbanConstructionandEnvironmentalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaOctober,2008中文摘要摘要长江流域地区的建筑气候特征十分复

3、杂，夏季气候炎热，冬季阴冷，突出表现在夏季时间长，太阳辐射强度大。该地区的窗户节能应侧重在夏季隔热上，兼顾冬季保温。由于《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》(JGJ134-2001)对住宅建筑窗户的传热系数提出了更严格的标准，因此要求新建住宅建筑上推广使用节能玻璃窗。中空玻璃具有良好的保温隔热、降低冷辐射和不结露等性能，将替代双玻窗成为住宅上首先考虑选用的节能产品。论文主要研究中空玻璃的热工性能，着重通过传热系数这一节能指标来研究中空玻璃的最佳空气夹层厚度。论文首先分析了中空玻璃的节能原理，提出了影响中空玻璃节能性能的主要因

4、素，包括原片玻璃、空气夹层的厚度与气体种类，室内外的环境条件等。对中空玻璃的热工计算进行分析，尤其是对空气夹层的传热热阻进行计算。在理论分析的基础上，论文采用数值模拟方法对中空玻璃空气夹层内的自然对流换热进行分析。采用常壁温边界条件对不同的中空玻璃结构和壁面温度条件进行模拟。模拟结果表明，空气夹层内自然对流换热的主要影响因素包括夹层内的气体种类、夹层的相对厚度/H和夹层冷热壁面温差T，其中夹层厚度对对流换热的影响最大。辐射换热是中空玻璃主要的传热形式，导热和对流所占比例较小。对空气夹层来说，辐射换热量是一常数，空气夹层的

5、最佳厚度即是是对流换热量达到最小的厚度。并对空气夹层内的温度场、速度场和压力场进行了分析，发现空气夹层内的对流微弱，可以把传热过程近似看成纯导热。由模拟结果计算中空玻璃的传热系数K，与玻璃热工计算的成熟软件的计算数据比较吻合。然后以长江流域地区的七个主要城市为代表，模拟计算了各城市的中空玻璃最佳空气夹层厚度。为了验证模拟结果的可靠性，论文采用了正交试验。对空气夹层厚度、高度以及冷热壁面温度3大因素进行正交试验设计。实验采用热水箱法，通过实验测量空气夹层的热流量Q、热壁面温度t和冷壁面温度t以及空气夹层壁面积A，HC以公式Q

6、ht()tA计算空气夹层的当量换热系数。由于实验装置的散热损失较sHC大，实验结果与模拟结果在空气夹层传热系数值上相差较大，但是对空气夹层最佳厚度的确定仍具有指导意义。论文最后分析了中空玻璃在建筑上的适用性，对住宅建筑使用中空玻璃和其他玻璃的能耗进行对比分析，中空玻璃对减少建筑能耗具有明显的作用。关键词：建筑节能，中空玻璃，空气夹层，传热系数I重庆大学硕士学位论文II英文摘要ABSTRACTInYangtzeRiverzone,itisverycomplexintheconstructionclimatecharacter

7、istics,hotinsummerandcoldwetinwinter,especiallylongtimeinsummerandhugeofsolarradiationintensity.Energysavinginwindowshouldfocusonthermalinsulationinsummerandheatpreservationinwinter.Owingtothenorm,“DesignstandardforenergyefficiencyofResidentialBuildingsinhotsummera

8、ndcoldwinterzone”(JGJ134-2001),heldoutmorestrictstandardfortheheattransfercoefficientofwindowintheresidentialconstruction,itisrequiredtoamplytous