建筑窗帘调控对川西地区供暖房间热作用影响研究.pdf

中文摘要 摘 要 根据我国建筑热工设计分区，川西地区属于高海拔严寒、寒冷地区，该地区 冬季日间由于太阳能资源较为丰富，全年日照时数较长，可以通过建筑外窗引入 较多的太阳辐射，增加日间得热量，夜间由于室外环境温度较低，室内环境与室 外环境间通过外窗具有较强的传热，同时窗户表面与室内表面间还存在较强的辐 射传热，而现有外窗供暖能耗计算通常没有考虑夜间冷辐射作用，主要考虑外窗 室内外温差传热，影响了外窗热交换过程分析的准确性。因此，研究该地区外窗 实际传热过程，分析建筑外窗日间得热和夜间失热的机理，权衡其得热、失热关 系成为外窗节能研究的重要内容之一。 首先，本研究以四川省甘孜州康定市某建筑外窗为研究对象，从理论分析的 角度，分别对该地区建筑外窗日间太阳辐射得热、室内外温差传热热损失（综合 考虑外窗导热传热和外窗近壁面对流传热）、夜间冷辐射传热热损失进行传热理论 研究计算，理论计算结果表明夜间冷辐射传热热损失约占总外窗热损失的 64% 。 因此，夜间冷辐射传热热损失在外窗传热分析中应予以考虑，实际运行中可通过 窗帘遮挡的方式减少通过外窗辐射换热量。 其次，基于传热学相关理论对外窗附加窗帘的传热过程及传热机理进行研究， 建立了外窗附加窗帘后额外增加热阻的数学模型，分析了外窗设置窗帘对由于室 内外环境温差及外窗夜间冷辐射特性引起的外窗传热热损失的理论改善作用。以 康定市某民宿建筑为例，由于窗帘附加热阻的存在，单层玻璃PVC 塑钢窗整体热 阻理论计算结果最多可提高1.06 倍。在晴天条件下，室外夜间平均温度为-2.2 ℃时， 以民宿建筑为例，夜间内置不同材质窗帘相比于无窗帘工况，绒布窗帘、亚麻布 窗帘、镀铝膜窗帘遮挡下，外窗与室内各围护结构表面间的辐射换热理论上可分 别降低43% 、46%、68% 。夜间外置不同材质窗帘相比于无窗帘工况，绒布窗帘、 亚麻布窗帘、镀铝膜窗帘遮挡下，单位面积外窗外表面的长波辐射理论上可分别 降低4.3% 、17%、67% 。因此，附加窗帘可作为该地区外窗节能设计的重要参考。 为了探究窗帘改善外窗热损失的实际效果，课题组对康定市某民宿饭店三层 客房及某政府办公楼四层值班室进行实地测试，分析了不同建筑朝向、不同窗帘 调控方式、不同窗帘材质对室内温度波动及其热环境的影响，实测数据表明，相 比于无窗帘工况，绒布窗帘可提升室内气温2 ℃，亚麻布窗帘可提升室内气温1-2 ℃， 镀铝膜窗帘可提升室内气温2-3℃，同时窗帘调控对室内热环境改善及其温度波动 也具有显著作用。 最后，通过DeST 建筑能耗模拟软件研究了窗帘调控对当地典型建筑的节能意 I 重庆大学硕士学位论文 义，依照当地某既有民宿建筑及办公建筑相关参数建立计算模型并计算其建筑能 耗，并通过等效热阻法调整DeST 软件中与外窗相关的参数，以分析不同窗帘材质 对该建筑的节能效果。对于某民宿建筑实例，考虑窗帘调节后，相比无窗帘工况， 供暖季建筑能耗最高可降低 10.53% 。对于全天使用的某办公建筑的值班室而言， 考虑窗帘调节后，相比无窗帘工况，供暖季值班室夜间能耗最高可降低2 1.52% 。 通过不同建筑的节能率差异对比，也可得出窗帘调控应用于外窗面积较大的建筑， 其节能效果更为显著。 因此，窗帘调控适合作为川西地区外窗节能技术措施，该措施可对外窗得失 热状况进行有效调控且成本较低，应用时根据实际情况对窗帘材质及窗帘调控方 式进行合理选择，可在建筑实际运行过程中带来不同程度的节能效果。 关键词：外窗节能；窗帘调控；金属镀膜窗帘；外窗冷辐射；太阳辐射 II 英文摘要 ABSTRACT The western Sichuan region is a cold area according to Chinas building thermal engineering design division. The window is a device of heat gain and