透过玻璃窗的室内太阳辐射得热量测试研究

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1、万方数据第30卷第10期2009年lO月太阳能学报ACTAENERG【AESOIARIsSINICAvo】．30．No．10Oct．．2009透过玻璃窗的室内太阳辐射得热量测试研究金星1，张小松1，邱童2，李舒宏1，曹毅然2(1．东南大学能源与环境学院，南京210096；2．上海建筑科学研究院，上海201108)摘要：搭建了室外太阳辐射得热量的测量装置，通过测量电加热量、风机功率，计算风机盘管换热量、围护结构传热量得到室内太阳辐射得热量。测试结果表明：室内太阳辐射得热量和实际情况一致，并且当太阳辐射强度有波动时，装置也能很好的跟踪测量透过玻璃的室内太阳辐射

2、得热量。依据太阳辐射理论及当地地理气象条件进行数值模拟，将测试值与模拟值进行比较，两者吻合度很好。关键词：太阳辐射得热量；玻璃窗；模拟中图分类号：TKSl文献标识码：AO引言目前，玻璃窗广泛应用于商业及民用建筑，其不仅能美化建筑，而且能采光通风，提高生活质量。但是，越来越多的研究表明，通过玻璃窗的传热对建筑物胄巨耗有很大影响：夏季时，室外太阳辐射热量通过玻璃窗传到室内，增加了空调的冷负荷；冬季由于室内温度较高，室内的热量又会通过玻璃窗传到环境，从而增加了热负荷。在香港，LamJC的研究表明室内太阳辐射得热量占建筑物围护结构冷负荷的一半以上【lj。而在199

3、4年，美国的住宅玻璃窗面积约有17．651亿平方米，透过玻璃窗一年的太阳辐射得热量达到1．79x1015kJ，这相当于美国总能耗的2％L2J。Reilly和Hawthorne对美国数个城市居住建筑太阳辐射得热量及其对供热供冷的影响进行定量研究得出：在巴尔的摩，通过窗户的太阳辐射得热量占总供热量的15％；在迈阿密，通过窗户的太阳辐射得热量占总供冷量的37％L3j。透过窗户的太阳辐射得热量会随着室外环境条件的变化而变化，而如何准确快速实时地量化该数值有助于对整个窗户系统遮阳性能及建筑物能耗的研究。从上世纪80年代，加州大学的KlemsJH[4~BJ就开始了对室

4、内太阳辐射得热量SHG(Solarheatgain)、太阳得热系数SHGC(Solarheatgaincoetti．cient)、玻璃性能等的研究：他们建造了采光井，利用该装置可以实时测量通过天窗射入室内的太阳辐射得热量；建造了可移动的户外玻璃性能测量装置，可测量各地区的气象情况和各种玻璃性能。MarinoskiDeivisL等一]也搭建了一套测鼍太阳辐射得热量和太阳得热系数的装置，并用水冷循环系统代替风冷系统，装置能在较短时间内快速准确的测量出窗户系统的太阳辐射得热量及太阳得热系数。国内现在对太阳辐射得热量、太阳得热系数的研究多集中在理论研究、模拟分析方

5、面，实验研究较少。结合国内外研究情况，上海建筑科学研究院在上海(121．29E，31．11N)闵行区莘庄工业园搭建了一套测量室内太阳辐射得热量及遮阳系数的测试实验台。该测试台不仅能测量窗户系统的性能，还可以测试墙体的蓄热能力及保温性能。1测试台介绍图1和图2分别为测试台外观图和结构图。测试台(6．8mx4．9m×3．9m)位于一栋3层楼房的楼顶，该楼房附近没有建筑物阻挡测试光线，从日升到日落太阳都能照射到测试台。整个测试台放置于一个转盘上，转盘由电机带动可以360。旋转。测试台由两个测试箱体、一个防护箱体、一台风冷冷水机组、测量和控制设备以及其它辅助设备组

6、成。1．1防护箱体防护箱体主要用来将测试箱体和环境隔离，从而减少测试箱体和环境的传热。箱体的材料选用聚收稿日期：2008-03—28基金项目：围家科技支撑计划项目(2008BAJl2800)；东南大学优秀博士学位论文基金(YBJJ0814)通讯作者：张小松(196卜)．男，博士、教授，主要从事制冷空调及建筑节能方面的研究。rachpe@sen．edu．cn万方数据1384太阳能学报30卷氨酯，其保温性能及强度都能满足要求。箱体厚度为10cm。在测试箱体前壁及顶面分别留有两个洞口(1．5m×1．5m)，分别用于垂直面窗户及天窗测试。在测试时，防护箱体和测试箱

7、体温度共同保持在24℃，由传热学理论可知除安装玻璃一面，测试箱体其余各面与外界的传热量很小。图1测试台外观图Fig．1Theoutsideviewpicturesofthetestfacility1．防护箱体；2．测试箱体；3．玻璃窗；4．转盘；5．聚氨酯墙壁图2测试台结构简图Fig．2Thestructuresketchdmwi,gofthetestfacility1．2测试箱体两个测试箱体(2．0mX2．0m×2．4m)主要用于对比、校正测试。它们的墙壁材料及厚度与防护箱体相同。前壁及顶面也留有和防护箱体一样的两个洞口。每个测试箱体内分别安装有一台风机

8、盘管机组和电加热器，风机盘管用来带走房间内的热量，电加热器用于平衡