窗太阳得热系数测定方法研究与检测设备开发

摘要

近几年来,国家对建筑节能工作日益重视.建筑节能面临的首要问题是建筑围护结构的节能,而窗的太阳得热量是影响建筑空调能耗的一个非常重要的因素.评价窗的太阳得热性能的指标是太阳得热系数(SHGC,Solar Heat GainCoefficient),然而目前我国国内并没有能够测量窗太阳得热系数的设备,也就无法获得窗太阳得热系数的实验检测数据,要得到某种窗的太阳得热系数值也只能是通过国外一些软件的模拟计算,这就给窗的节能评价带来了实践上的很大障碍.因此,研究测量太阳得热系数的方法，并设计开发出能够满足窗太阳得热系数测量要求的设备就成了深入开展建筑节能工作的当务之急.本文正是基于以上的目的,在国外现有研究成果的基础上,探讨并完善测定窗太阳得热系数的方法,研制能够准确测定窗太阳得热系数的设备,使研究所取得的方法以及开发的设备能够应用于实验检测,并具有推广价值.文中首先对窗太阳得热的相关理论进行了全面阐述。在此基础上,提出了窗太阳得热系数的实验测量方法——热箱法.根据该方法,设计开发出了国内首台测量窗太阳得热系数的实验设备并得到了实验数据.重复性实验的结果表明,实验设备具有良好的可靠性,性能稳定,多次测量结果之间的偏差在允许的范围以内.通过将实验测得的数据与用WINDOW和THERM软件模拟计算的结果进行对比,两者基本一致,从而验证了所开发的设备用于实际测量工作的可行性和有效性.最后对实验测得的数据进行了全面的不确定度分析,给出了数据可靠性、可信性质量指标的评定.本文所做的研究工作对于窗太阳得热系数检测设备的进一步完善和建筑节能工作的深入开展都具有一定的实践意义.

目录

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第一章绪论

1.1我国能源现状及有关建筑节能工作的开展

1.1.1我国能源状况

1.1.2我国建筑能耗状况

1.1.3我国建筑节能设计工作的开展

1.1.4我国建筑围护结构的发展状况

1.2窗的简介

1.2.1窗的操作类型

1.2.2基本窗类型的性能

1.2.3窗框的材料

1.2.4普通窗玻璃

1.2.5性能改良的玻璃

1.3窗太阳得热的国内外研究现状

1.4课题研究的目的及意义

1.5课题研究的内容及方法

第二章窗太阳得热的相关理论

2.1太阳照射玻璃窗时的传热情况

2.2评价窗太阳得热的参数

2.3太阳得热系数的理论计算

2.3.1窗透明部分太阳得热系数的理论计算

2.3.2窗框及其它不透明部分太阳得热系数的理论计算

2.4遮阳系数介绍

2.5太阳位置计算

第三章实验测量方法与实验装置设计

3.1实验光源的选择

3.2实验测量方法的确定

3.3实验装置设计

3.3.1实验室房间的建造

3.3.2热计量箱的构造

3.3.3传热标准件的制作

3.3.4水循环及制冷系统

3.3.5实验装置测点的布置

3.3.6实验装置的控制部分

3.4标定实验的步骤

3.5窗太阳得热系数测试实验的步骤

3.6本章小结

第四章实验测量与数据处理

4.1设备标定实验与数据处理

4.1.1热计量箱壁面热流的标定

4.1.2围护板侧向热损失的标定

4.1.3检测系统时间常数的估算

4.1.4试件内表面传热系数测试

4.2窗太阳得热系数测试

4.2.1塑钢推拉窗实验测试数据

4.2.2铝合金断热窗实验测试数据

4.3本章小结

第五章窗太阳得热系数的软件模拟计算

5.1 WINDOW和THERM软件简介

5.2 WINDOW软件的算法

5.3 THERM软件的算法

5.4窗物理性质的模拟计算

5.5软件模拟计算使用的环境条件

5.6塑钢推拉窗太阳得热系数的模拟计算

5.7本章小结

第六章实验设备测量的不确定度分析

6.1测量不确定度分析的意义

6.2太阳得热系数测量的不确定度分析

第七章结论与展望

7.1研究结论

7.2未来工作展望

参考文献

附录

发表论文和科研情况说明

致谢