【摘 要】
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节能是实现我国碳达峰、碳中和目标的关键支撑,而建筑节能是其中的重要因素。通过建筑围护结构传热所导致的供冷/热能耗占到了建筑运行能耗的60%左右。窗体向来是建筑围护结构传热的薄弱环节,改善窗体节能性对建筑节能至关重要。真空水流窗是结合了水流窗与真空玻璃优点的一种新型节能窗技术,可以应用于各种气候环境,具有良好的集热节能与保温隔热性能。窗体的热性能主要由传热系数U与太阳得热系数SHGC(solar h
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节能是实现我国碳达峰、碳中和目标的关键支撑,而建筑节能是其中的重要因素。通过建筑围护结构传热所导致的供冷/热能耗占到了建筑运行能耗的60%左右。窗体向来是建筑围护结构传热的薄弱环节,改善窗体节能性对建筑节能至关重要。真空水流窗是结合了水流窗与真空玻璃优点的一种新型节能窗技术,可以应用于各种气候环境,具有良好的集热节能与保温隔热性能。窗体的热性能主要由传热系数U与太阳得热系数SHGC(solar heat gain coefficient)决定,且改进SHGC能够更有效地改善窗的热性能。而真空水流窗的特点在于其SHGC可以动态调节,从而适应不同应用场景下的节能需求。因而,开展真空水流窗SHGC的动态变化特性研究,有助于促进我国建筑节能降碳,早日实现双碳目标。本文采用实验测试手段,在真实的室外气候条件以及不同的供水流速下,完成了真空水流窗的SHGC研究。分析了水流层朝外/朝内时,真空水流窗的g值变化特性。此外,通过数值模拟方法,分析了不同水层朝向下,窗体朝向、水层厚度、供水流量对真空水流窗SHGC和水得热量的影响。为此,本文完成了SHGC的理论分析并建立了其数值模拟的数学模型。通过和实验数据对比,验证了模拟方法的准确性。实验研究表明,在水流层朝向室内或室外时,真空水流窗的g值均会随水流速的增大而减小。此外,水流层和真空玻璃位置的变化也会影响窗体g值,水层朝内时的g值较水层朝外时更大。在0.4 L/min、0.6 L/min、0.8 L/min三种供水流量下,通过实验测得水层朝外时真空水流窗的平均g值为0.1852、0.1807、0.1812,水层朝内时该值分别为0.2141、0.1983、0.197。模拟研究发现,改变窗体朝向、水层厚度、供水流量均会使窗体g值发生变化。真空水流窗g值随水层厚度线性变化,水层厚度越大则g值越小。此外,受g变化影响,真空水流窗g值随流量增大而减小。供水流量从0.2 L/min增大到0.6 L/min,水层朝外时,g的降幅占到了总降幅(供水流量从0.2 L/min到1.7 L/min)的65.4%,水层朝内时占比为70.83%。因此,在低流量下,改变流量可以更有效地调节g值。不同水层朝向下,真空水流窗均在东南朝向时具有最大g值。且在东南朝向下,窗体g值受水层厚度与流量变化的影响更显著。相比于水层朝外的情况,在水层朝内时,改变供水流量,g值的调节范围更大。对于水得热量,水层朝向、窗体朝向和供水流量对其影响较为显著,水层厚度变化对其影响则很小。
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