逆流雙向通風窗性能的研究.pdf

1、隨著現今社會對能源和環(huán)境問題認識的加深,現代建筑中綜合應用了越來越多的可持續(xù)發(fā)展的新概念,以在提高室內空氣品質的基礎上達到節(jié)能的目的。雙向通風窗即是一種最近幾年開發(fā)的新型節(jié)能通風裝置,在向室內提供穩(wěn)定新風量的同時,回收部分排風和太陽輻射能量,起到節(jié)能的效果。而逆流雙向通風窗是繼承了原叉流雙向通風窗的優(yōu)點,并且各項性能得到充分優(yōu)化改善。本文也是以逆流雙向通風窗為研究對象,圍繞其性能進行了如下工作。
　　首先,雙向通風窗多數時間處于不

2、通風工況下,靜態(tài)傳熱特性是限制其推廣普及的一個重要因素。由于雙向通風窗本身的特殊功能和結構,靜態(tài)傳熱特性的研究與普通窗存在較大差異,因此本文對窗的重要組件分別展開討論。
　　玻璃系統(tǒng)是影響雙向通風窗傳熱特性的首要因素。本文針對雙向通風窗與普通窗的玻璃系統(tǒng)之間的差異,建立了計算模型分析三層玻璃系統(tǒng)的傳熱特性,并通過實驗驗證計算模型的準確性。同時利用自建計算模型研究了當量高度、間層寬度及玻璃類型等因素對傳熱的影響,總結出三層玻璃系統(tǒng)傳

3、熱規(guī)律。
　　窗框系統(tǒng)是限制雙向通風窗傳熱特性的重要因素。本文針對雙向通風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,并討論在中國標準邊界條件下,ASHRAE和ISO兩種計算方法的區(qū)別。對雙向通風窗中承擔風道功能的窗框和風機盒則必須研究其三維傳熱特性。本文借鑒有效導熱系數的概念,結合CFD模擬方法,建立了窗框系統(tǒng)的三維計算模型。同時通過熱箱實驗加以驗證。該模型既可準確模擬三維復雜窗框系統(tǒng)內的傳熱情況

4、,又能節(jié)省大量的計算時間、加快計算速度。
　　通過以上工作,得到雙向通風窗整體傳熱特性的模擬計算方法。既可清晰準確認識窗體內的復雜傳熱過程,又可避免實驗的限制,為新型雙向通風窗的開發(fā)研究找到一種合適的方法和手段。
　　其次,提出了針對雙向通風窗的設計方法,并綜合了從生產廠家到建筑設計者再到用戶多方面的需求,完成了兩款新型雙向通風窗的設計方案:鋁合金窗和鋁木復合窗。其中鋁木復合雙向通風窗通過國家建筑工程質量監(jiān)督檢驗中心檢測,傳

5、熱系數為1.6W/m2·K,基本符合相關中國現有節(jié)能標準的規(guī)定。而鋁合金窗雙向通風窗的傳熱系數滿足多數標準要求,且具有價格優(yōu)勢。同時根據建筑窗洞口的需要,進行了雙向通風窗產品的系列化設計,并給出了兩款新型雙向通風窗相應的系列化傳熱系數。
　　再次,研究分析了兩款新型雙向通風窗在北方地區(qū)具體應用效果。本文以能耗為分析參數,Energyplus為模擬軟件,利用多區(qū)網絡模型計算玻璃系統(tǒng)負荷。同時,通過模擬和實驗兩種方法討論了窗框系統(tǒng)在通

6、風工況下的傳熱特性。在應用效果的研究中,將兩款新型雙向通風窗安裝在具體的建筑載體內,討論窗對建筑能耗的影響。建筑位于嚴寒和寒冷五個氣候子區(qū)的五個典型城市中,雙向通風窗安裝在不同朝向的建筑外墻上,同時與高效保溫的普通窗進行對比。研究發(fā)現兩款雙向通風窗在冬季供暖季節(jié)節(jié)能效果顯著,節(jié)能率均在25％以上。
　　最后,利用實驗或模擬等方法,分析討論了運行噪聲,新風量、空氣隔聲,改善室內空氣品質等雙向通風窗其他性能。通過研究找到一款適合于雙向

7、通風窗的貫流風機,可在一定新風量的基礎上,保證噪聲可為用戶接受。同時,噪聲分析表明降低風機旋轉噪聲是有效的降噪手段,而鋁木復合窗框的隔聲降噪既可以減小運行噪聲,又可以提高窗的空氣隔聲性能。本文還采用實驗與模擬相結合的方法,分析不同結構房間內的雙向通風窗具體應用效果,發(fā)現雙向通風窗能有效稀釋室內空氣污染物,提高室內空氣品質。
　　綜合以上研究,本文總結出雙向通風窗的設計計算方法,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窗,其