低辐射能玻璃窗的节能分析.pdfVIP

低辐射能玻璃窗的节能分析 清华大学建筑技术科学系 杨云桦狄洪发 摘要 在建筑中使用低辐射玻璃宙对降低建筑能耗有重要作用．尤其是墙 体保温性能进一步改善的情况下。本文建立了低辐射能玻璃窗的物理传热模型，计 算并分析反映窗户性能的两个参数：传热系数U和太阳得热系数SHGC，并讨论 了其节能的机理。 美t词低辐射玻璃low—E节能 1 引 言 由玻璃窗引起的空调和供腰负荷在整个建筑能耗中占有相当的比重。我国民用建筑一 般采用的是单层或双层普通玻璃窗，而在欧美一些国家已经推广使用低辐射玻璃窗，其综 合传热系数只有单层普通玻璃宙的一半左右，能大大降低由玻璃窗引起的建筑能耗。因此， 研究低辐射窗的节能机理，井将之应用于实践，对于建筑节能有重要的意义。本文将在理 论分析与具体算倒两方面对低辐射窗的节能性能进行研究。 2低辐射能玻璃窗简介 低辐射能窗户，即low—E窗户，是利用真空沉积技术，在玻璃表面沉积一层低辐射涂 层，一般由若干金属或金属氧化物薄层和衬底层组成。普通玻璃的红外发射率约为0．8左 右，low—E玻璃最低可达到0．04，对红外光谱有很强的反射作用。对太阳光谱，可调整制 造工艺，制造出各种不同光学性能的产品，如对太阳光有不同的透过率等。但一般来说，能 够保证对可见光的透过率影响不大，基本不影响建筑采光。 3低辐射能玻璃窗的传热分析 3．1窗的物理传热模型 在有太阳辐射的情况下，考虑有Ⅳ层玻璃的窗户，忽略通过窗框的传热与玻璃边缘和 窗框之间的传热，可以认为窗户仅由Ⅳ层玻璃和N--1个密闲空间组成。假设每层玻璃有 三个节点，一个是中心节点，另两个是表面节点，玻璃本身的热容量不考虑。窗户的传热 方式有：和室内外环境的辐射换热、最外表面的强迫对流换热、最内表面的自然对流换热、 玻璃层问的对漉换热和辐射换热、玻璃层内的导热、以及玻璃对太阳能量的吸收。而太阳 光除直接透过窗户进入室内外，还有一部分认为是由各层玻璃的中心节点吸收太阳能量后。 以点内热源的形式向室内传热。 1-7-8- 巧≯ 3．2玻璃窗热性能表征参数 屉敦 通常用传热系数u和太阳得热系数 袁面节点蕾庄T啪- HeatGain SHGC(SolarCoefficient)来表 征窗户的热性能。 宣外一 太阳光 3．3传热系数U 窗户的总传热系数u是指在单位温 。n儿¨¨¨¨¨¨…¨u n#…“r_“Ⅱ：： 差下通过单位面积窗户所传递的热量。因 中心节点薯度 n T 此，U就是上述窗户所有传热热阻之和 图l窗户计算模型 ．R。【的倒数，即： U一1／尺“一1／≥：R， (1) 面 由于对流、辐射传热的热阻是温度的函数，因此应首先通过求解各个节点的热平衡方 程来确定窗户各层玻璃的温度值。在稳态传热情况下，对任意节点，流人流出该节点的净 热流量为零。对于有Ⅳ层玻璃的窗户，有Ⅳ个中心节点和2N个表面节点。第i层玻璃的 中心节点热平衡方程： i一1，Ⅳ (2) (T．一F一，)／R，1+(丁，一T，+1)／R，+1一Q。．=0 式中Q。．——第i层玻璃所吸收的太阳辐射量； R。一。——第i中心节点与第i—l中心节点之间的换热热阻； R…——第i中心节点与第i+1中心节点之间的换热热阻，即玻璃层内的导热、层间 的对流换热和辐射换热的热阻之和，它们分别为：