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非透明幕墻熱工參量補正

來源:2021論文集  作者:劉忠偉  日期:2021-6-4
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    摘要:本次首次提出將非透明幕墻太陽光吸收率作為表征非透明幕墻熱工參量之一,并可將其應用于非透明幕墻節能設計中。
    關鍵詞:非透明幕墻  熱工參量 太陽光吸收率

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  摘要:本次首次提出將非透明幕墻太陽光吸收率作為表征非透明幕墻熱工參量之一,并可將其應用于非透明幕墻節能設計中。

  關鍵詞:非透明幕墻 熱工參量太陽光吸收率

  一、 前 言

  金屬幕墻石材幕墻人造板幕墻等統稱為非透明幕墻,其熱工性能要求與普通墻體相同,表征其熱工性能參量長期以來僅采用傳熱系數。傳熱系數表征的是室內外環境熱量的傳遞,對于太陽光是否照射非透明幕墻無關。直覺告訴人們,有無太陽光照射,對于非透明幕墻室內外傳遞的熱量應該是不一樣的。本文首次引入表征非透明幕墻除傳熱系數外的另一參量,對于非透明幕墻節能效果具有全新意義。

  二、 光與熱

  太陽光中是否有環境熱量?許多人認為有。實際上,太陽光中沒有環境熱量,但太陽光具有熱效應。

  太陽的表面溫度大約6000℃,內部溫度更高。太陽光是地球上幾乎一起生命所需熱量的來源,因此一般認為太陽光“很熱”。現代科學認為,熱是組成物質分子的熱運動。根據斯蒂芬—波爾茲曼定律,任何物體,只要溫度在0K以上,由于分子的熱運動,每時每刻都在輻射電磁波,無需介質。其輻射的能量密度為:

  太陽光中雖然沒有熱量,但是太陽光有熱效應,即太陽光照射在物質表面上,物質吸收太陽光子獲得能量,使得物質中分子的熱運動加劇,溫度升高,特別是太陽光中的近紅外線的熱效應更顯著。這也就是太陽光溫暖地球的機理。

圖一 太陽光譜和熱輻射波譜

  按照斯蒂芬—波爾茲曼定律,只要高于0K,如何物質都在輻射熱輻射,人們所在的空間充滿了熱輻射。北方冬季,人們主要采用暖氣采暖,暖氣使得房間溫暖的主要途徑就是暖氣向其周圍不斷發射熱輻射。由于熱輻射位于遠紅外線,人們只是看不見而已,但是遠紅外線無時不刻環繞在人們周圍。

  三、 建筑玻璃傳熱機理及表征方法

  圖二是浮法玻璃的光譜圖。由圖二可見,浮法玻璃對于太陽光幾乎是完全透明的,而對于熱輻射則是完全不透明的,這也是玻璃能夠作為維護材料使用的根本原因。試想,如果玻璃對于熱輻射是透明的,那么對于熱量即沒有室內外之分,熱量在室內外之間傳遞沒有任何阻力,玻璃也就不能作為維護材料使用了。

圖二 浮法玻璃光譜圖

  圖三表示了浮法玻璃對于太陽光的傳播特性。

圖三 浮法玻璃太陽光傳播

  圖中顯示,85%的透射比稱為太陽光的一次透射比或直接透射比,這85%透過的是太陽光。2%的透射比稱為二次透射比或再次透射比,這2%透過的就不是太陽光了,雖然它源于太陽光,但它是玻璃吸收部分太陽光,使得自身溫度升高,向室內發射的熱輻射,即這2%透過的是遠紅外線。太陽光一次透射比加上二次透射比稱為太陽光總透射比,也稱太陽得熱系數。。

  玻璃的熱工性能由其傳熱系數和太陽得熱系數表征。

  四、 非透明幕墻的傳熱機理及表征方法

  非透明幕墻對應室內外環境熱量和太陽光的傳遞機理如下:

  在非透明幕墻節能設計中,對于夏熱冬冷和夏熱冬暖地區,非透明幕墻的太陽光吸收率 應盡可能地小,以降低夏季太陽光向室內傳遞的熱量。在寒冷地區,特別是嚴寒地區,非透明幕墻的太陽光吸收率 應盡可能地大,以增加冬季太陽光向室內傳遞的熱量。通過調整非透明幕墻材料、材料表面或材料表面狀態都可達到改變其太陽光吸收率的目的。

  四、結束語

  透明幕墻的熱工性能由傳熱系數和太陽得熱系數(與太陽光總透過率是同一參量)表征,非透明幕墻的熱工參量由傳熱系數和太陽光吸收率表征,理論完整了。后續工作就是如何將非透明幕墻太陽光吸收率定量應用于標準規范中。

作者單位:北京中新方建筑科技研究中心

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專家介紹

 劉忠偉

鋁門窗幕墻委員會專家組

工作單位:北京中新方建筑科技研究中心

技術職稱:教授級高級工程師,工學博士

專業:1.建筑幕墻設計與計算。 2.建筑幕墻應用技術咨詢;《建筑玻璃應用技術規程》JGJ113主編。

專長:建筑玻璃應用科學與技術、建筑物理、建筑節能、建筑幕墻、門窗等專業的設計與研究。

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2021-6-4/48192-1.htm
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