相变窗对夏热冬冷地区建筑能耗的影响研究

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1、圃相变窗对夏热冬冷地区建筑能耗的影响研究孙高峰李舒宏钟克承张小松东南大学摘要：为提高夏热冬冷地区相变玻璃窗的保温隔热，l生能，研究含有相变玻璃窗的建筑的全年能耗，本文通过软件Desi驴Builder建立桌办公建筑模型，利用能耗模拟软件Ener科Plus进行全年能耗计算，根据计算结果具体分析相变玻璃窗对夏燕冬冷地区建筑全年能耗的影响。结果表明：在夏热冬冷地区，采用相变玻璃窗全年的建筑能耗相比于采用单层玻璃窗及中空玻璃窗均有明显降低，全年节能效果较好。采用相变玻璃窗后，建筑物夏季调节空调负荷的效果明显，

2、夏季空调负荷相比于采用单层玻璃窗及中空玻璃窗均有明显降低；冬季供暖能耗低于采用单层玻璃窗时的供暖能耗。但比采用中空玻璃窗时的供暖能耗高，在冬季会略微增加室内的供暖能耗。关键词：相变玻璃窗；能耗模拟；空调负荷；供暖能耗1引言果较差。相比于中空玻璃窗，该相变玻璃窗全年通过玻璃窗中国建筑终端能耗占社会总能耗的25．5％II】。在中国夏的耗能降低40．6％，可为提高相变玻璃窗在夏热冬冷地区应热冬冷地区。围护结构耗能量约占到建筑物总耗能量的60％用的节能效果。。80％，而窗户耗能量约占到围护结构耗能量的30％

3、田。因此相变玻璃窗作为一种新型的建筑围护结构，利用相变材增强建筑外窗的保温隔热性能对降低建筑能耗具有重要意料较大的相变潜热提高玻璃窗的热容量，具有较好的调节温义。国外学者提出了将相变材料与中空玻璃结合来提高玻璃度波动作用和节能效果，尤其是在夏季能较大程度地减小玻窗热容量的技术方案。璃窗的太阳辐射得热量，起到良好的隔热作用。对于相变玻关于相变玻璃窗的特性国内外学者进行了一系列的研璃窗相关问题的研究逐渐引起了建筑节能领域学者的重视。究。I锄ail和He耐qIle：田研究了含相变材料聚丙烯乙二醇的目前国内

4、外学者对于相变玻璃窗的研究多集中于对相变玻玻璃窗的传热性能，结果表明通过该相变玻璃窗传递的热量璃窗动态传热特性及光学特性的研究，而针对某一地区气候相对于中空玻璃窗(H狮明显减少。并采用分光光度法f‘研究特点进行全年建筑能耗影响的研究相对较少。不同种类玻璃了含有色相变材料的玻璃窗的太阳辐射透射率和太阳辐射窗可通过改变其特定的光学参数及热工参数来影响建筑物反射率的变化情况。Fmneesc扩，等建立了对含相变材料石蜡的全年能耗。本文根据对相关文献的总结及前述章节的结果的玻璃窗的数学物理模型并进行了相应的实

5、验研究。研究了找出相变玻璃窗、中空玻璃窗及单层玻璃窗在传热系数及太含两个夹层的相变玻璃窗的传热性能并评价了相变玻璃窗阳辐射得热系数方面的区别，利用建模软件DesigIlBudder建(R耶5测室内热舒适性的影响。GowTeesunke—用温度记录法立某办公建筑模型，然后再科用能耗模拟软件EneTgyPl璐进和分光光度法研究了相变玻璃窗(R127)的热学和光学特性。行全年能耗计算，根据计算结果具体分析相变玻璃窗对夏热罗庆吼等研究了含相变材料cacl2．6H20的玻璃窗的传热性冬拎地区建筑全年能耗的影响

6、。能，发现该相变玻璃窗内壁面的峰值温度要比中空玻璃窗内2相变玻璃窗与常规玻璃窗光学参数及热工参数壁面的峰值温度低3℃4℃。文献{1叼f究了相变玻璃窗(十水对比：硫酸钠)在夏热冬冷地区应用的节能效果。研究表明：该相变相变玻璃窗的光学参数及热工参数的确定方法与中空玻璃窗在夏季晴天时保温隔热效果较为显著，具有较好的节、玻璃窗及单层玻璃窗的光学参数及热工参数的确定方法不能效果；但在夏季阴雨天和冬季晴天和冬季阴雨天的节能效同。常规玻璃窗(如中空玻璃窗和单层玻璃窗)的光学参数及202016．02热工参数是线性的

7、，随室内外温度的变化较小，通常可以认为是一定值。可以通过实验测量得到或根据玻璃窗的材质和构造通过理论计算得到。而相变玻璃窗的光学参数及热工参数是非线性的，与相变玻璃窗中相变材料的状态有关，因而相变玻璃窗的光学参数及热工参数是一个与室内外温度相关的变量。Goia【l，等对相变玻璃窗(相变玻璃窗长1．40m，高0．72m，厚度方向上由8mm透明玻璃、15mm相变材料层与6咖透明玻璃组成。相变材料为石蜡，相变温度35℃，相变潜热170kJ，I【g)与中空玻璃窗(由8mm透明玻璃、15mm空气层与6一透明玻

8、璃组成)的动态传热特性参数进行了实验测量。中空玻璃窗内壁面热流密度与温差(室外气温减去室内气温的差值)之间的关系如图l所示，由图l可知：中空玻璃窗内壁面热流密度与室内外温差之间的关系是线性的，通过公式拟合可以得出该中空玻璃窗的传热系数u值为2．25w№-2·目。相变玻璃窗内壁面热流密度与温差之间的关系如图2所示，通过多次测量结果发现：相变玻璃窗内壁面热流密度与温差之间是一个非线性的关系．难以通过公式拟合等常规方法得到相变玻璃窗相变过程中的传热系数玑因为相变材料在相变过