既有办公建筑玻璃贴膜能耗模拟研究

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随着我国经济的不断发展,建筑能耗日益增加,人们对建筑室内环境的要求也不断提高,大量既有办公建筑建造年代早,未经改造不能满足节能和舒适的要求。在玻璃膜市场中,种类繁多,具体使用条件和效果并不明确。基于此背景,本文通过文献研究法和模拟法,对既有办公建筑的玻璃贴膜技术进行研究,确定通用膜和热反射膜在单层玻璃和双层中空玻璃的节能性,确定在4个不同气候区中的适应性和经济性,明确玻璃膜的使用朝向,最后提出玻璃贴膜修正系数的概念。首先,根据统计资料和年鉴,对我国近年来上海市、深圳市和重庆市的办公建筑运行能耗和节能改造项目进行研究,发现玻璃系统是节能改造的重点。研究门窗幕墙中玻璃的改造措施,具体案例的节能数据显示:在夏热冬冷区和夏热冬暖区的节能改造中,玻璃贴膜是一项具有高节能率、低投资回收期的改造措施。目前,玻璃贴膜的模型并不统一。劳伦斯伯克利实验室(LBNL)采用光学内辐射模型对单层贴膜玻璃进行计算,重新组合中空贴膜玻璃系统,光热性能由温差传热系数(U值)和太阳辐射得热系数(SHGC值)确定。而墨西哥研究团队将中空贴膜玻璃作为一个整体,直接计算玻璃的温度和传热量,两种方法区别较大。由于LBNL系列算法开发了一系列建筑模拟软件,计算相对稳定,本文选则LBNL系列算法。然后,通过Optics6和WINDOW7.5软件,对空白组和贴膜组分别进行模拟计算。由Optics6计算玻璃贴膜的光学参数,单层贴膜玻璃和中空贴膜玻璃中,太阳光可见光的透射率降低,而前后反射率均升高;将光学参数输入到WINDOW7.5中,计算玻璃贴膜的外窗光学热工参数,与空白组相比,除单层玻璃室内侧贴通用膜外,贴膜后对玻璃系统的U值影响较小,对SHGC值和VT值影响很大。最后,使用Energy Plus进行建筑能耗模拟计算。在4个不同气候区选择代表性城市,建立办公建筑基础几何模型,以WINDOW7.5中输出的玻璃膜参数为变量,设定模拟参数,进行计算。计算结果显示:单层玻璃系统贴膜后节能效果明显,全年能耗下降明显;双层中空玻璃系统中,严寒地区、寒冷地区和夏热冬冷区贴膜经济效果不明显,只有夏热冬暖区能耗下降明显,且热反射膜效果更好。严寒地区南向不适合贴膜,其他3个气候区所有朝向全贴膜节能率高。通过夏季设计冷负荷,提出贴膜玻璃修正系数的概念,为既有建筑节能改造项目提出设计指导。
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