逆流雙向通風(fēng)窗性能的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)今社會(huì)對(duì)能源和環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的加深,現(xiàn)代建筑中綜合應(yīng)用了越來(lái)越多的可持續(xù)發(fā)展的新概念,以在提高室內(nèi)空氣品質(zhì)的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能的目的。雙向通風(fēng)窗即是一種最近幾年開(kāi)發(fā)的新型節(jié)能通風(fēng)裝置,在向室內(nèi)提供穩(wěn)定新風(fēng)量的同時(shí),回收部分排風(fēng)和太陽(yáng)輻射能量,起到節(jié)能的效果。而逆流雙向通風(fēng)窗是繼承了原叉流雙向通風(fēng)窗的優(yōu)點(diǎn),并且各項(xiàng)性能得到充分優(yōu)化改善。本文也是以逆流雙向通風(fēng)窗為研究對(duì)象,圍繞其性能進(jìn)行了如下工作。
　　首先,雙向通風(fēng)窗多數(shù)時(shí)間處于不

2、通風(fēng)工況下,靜態(tài)傳熱特性是限制其推廣普及的一個(gè)重要因素。由于雙向通風(fēng)窗本身的特殊功能和結(jié)構(gòu),靜態(tài)傳熱特性的研究與普通窗存在較大差異,因此本文對(duì)窗的重要組件分別展開(kāi)討論。
　　玻璃系統(tǒng)是影響雙向通風(fēng)窗傳熱特性的首要因素。本文針對(duì)雙向通風(fēng)窗與普通窗的玻璃系統(tǒng)之間的差異,建立了計(jì)算模型分析三層玻璃系統(tǒng)的傳熱特性,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。同時(shí)利用自建計(jì)算模型研究了當(dāng)量高度、間層寬度及玻璃類型等因素對(duì)傳熱的影響,總結(jié)出三層玻璃系統(tǒng)傳

3、熱規(guī)律。
　　窗框系統(tǒng)是限制雙向通風(fēng)窗傳熱特性的重要因素。本文針對(duì)雙向通風(fēng)窗與普通窗差別較小、可按二維考慮的窗框系統(tǒng)。采用二維模擬軟件分析其傳熱特性,并討論在中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)邊界條件下,ASHRAE和ISO兩種計(jì)算方法的區(qū)別。對(duì)雙向通風(fēng)窗中承擔(dān)風(fēng)道功能的窗框和風(fēng)機(jī)盒則必須研究其三維傳熱特性。本文借鑒有效導(dǎo)熱系數(shù)的概念,結(jié)合CFD模擬方法,建立了窗框系統(tǒng)的三維計(jì)算模型。同時(shí)通過(guò)熱箱實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。該模型既可準(zhǔn)確模擬三維復(fù)雜窗框系統(tǒng)內(nèi)的傳熱情況

4、,又能節(jié)省大量的計(jì)算時(shí)間、加快計(jì)算速度。
　　通過(guò)以上工作,得到雙向通風(fēng)窗整體傳熱特性的模擬計(jì)算方法。既可清晰準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)窗體內(nèi)的復(fù)雜傳熱過(guò)程,又可避免實(shí)驗(yàn)的限制,為新型雙向通風(fēng)窗的開(kāi)發(fā)研究找到一種合適的方法和手段。
　　其次,提出了針對(duì)雙向通風(fēng)窗的設(shè)計(jì)方法,并綜合了從生產(chǎn)廠家到建筑設(shè)計(jì)者再到用戶多方面的需求,完成了兩款新型雙向通風(fēng)窗的設(shè)計(jì)方案:鋁合金窗和鋁木復(fù)合窗。其中鋁木復(fù)合雙向通風(fēng)窗通過(guò)國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè),傳

5、熱系數(shù)為1.6W/m2·K,基本符合相關(guān)中國(guó)現(xiàn)有節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。而鋁合金窗雙向通風(fēng)窗的傳熱系數(shù)滿足多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,且具有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。同時(shí)根據(jù)建筑窗洞口的需要,進(jìn)行了雙向通風(fēng)窗產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì),并給出了兩款新型雙向通風(fēng)窗相應(yīng)的系列化傳熱系數(shù)。
　　再次,研究分析了兩款新型雙向通風(fēng)窗在北方地區(qū)具體應(yīng)用效果。本文以能耗為分析參數(shù),Energyplus為模擬軟件,利用多區(qū)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算玻璃系統(tǒng)負(fù)荷。同時(shí),通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)兩種方法討論了窗框系統(tǒng)在通

6、風(fēng)工況下的傳熱特性。在應(yīng)用效果的研究中,將兩款新型雙向通風(fēng)窗安裝在具體的建筑載體內(nèi),討論窗對(duì)建筑能耗的影響。建筑位于嚴(yán)寒和寒冷五個(gè)氣候子區(qū)的五個(gè)典型城市中,雙向通風(fēng)窗安裝在不同朝向的建筑外墻上,同時(shí)與高效保溫的普通窗進(jìn)行對(duì)比。研究發(fā)現(xiàn)兩款雙向通風(fēng)窗在冬季供暖季節(jié)節(jié)能效果顯著,節(jié)能率均在25％以上。
　　最后,利用實(shí)驗(yàn)或模擬等方法,分析討論了運(yùn)行噪聲,新風(fēng)量、空氣隔聲,改善室內(nèi)空氣品質(zhì)等雙向通風(fēng)窗其他性能。通過(guò)研究找到一款適合于雙向

7、通風(fēng)窗的貫流風(fēng)機(jī),可在一定新風(fēng)量的基礎(chǔ)上,保證噪聲可為用戶接受。同時(shí),噪聲分析表明降低風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)噪聲是有效的降噪手段,而鋁木復(fù)合窗框的隔聲降噪既可以減小運(yùn)行噪聲,又可以提高窗的空氣隔聲性能。本文還采用實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合的方法,分析不同結(jié)構(gòu)房間內(nèi)的雙向通風(fēng)窗具體應(yīng)用效果,發(fā)現(xiàn)雙向通風(fēng)窗能有效稀釋室內(nèi)空氣污染物,提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。
　　綜合以上研究,本文總結(jié)出雙向通風(fēng)窗的設(shè)計(jì)計(jì)算方法,并由此得到兩款具有良好靜態(tài)傳熱性能的逆流雙向通風(fēng)窗,其