气凝胶玻璃的K-SC模型与动态传热模型对比分析

建立了气凝胶玻璃的光学模型及动态传热模型,将该模型计算值与传统的K-SC模型计算值,以及实测值进行对比分析。结果表明:动态传热模型的太阳辐射得热量和各层玻璃温度的模拟值均与实测值吻合度较高,实验验证了该模型的准确性。而K-SC模型的太阳辐射得热量模拟值与实测值之间白天的平均相对误差为34.9%,高估了通过气凝胶玻璃的太阳辐射得热,而且K-SC模型无法计算得到各层玻璃的温度,这既对K-SC模型模拟值与实测值的对比有影响,也不利于分析气凝胶玻璃的传热特性。此外,应用两种模型对气凝胶玻璃在各气候区典型城市各朝向上的累计室内得热量进行了模拟分析,结果表明:K-SC模型的计算值偏大,这会导致在用K-SC模型来评价气凝胶玻璃的节能潜力时:供暖期预估的采暖能耗偏低,高估了气凝胶玻璃的节能潜力;空调期预估的空调能耗偏高,低估了气凝胶玻璃的节能潜力,这将不利于气凝胶玻璃的推广和应用。     

基于植被冠层动态光学参数的种植屋面传热计算模型

太阳辐射是种植屋面主要的热量来源。为了描述植被冠层吸收和透过的太阳辐射能量,需要确定植被冠层的光学参数,即太阳辐射吸收率和透过率。已有的种植屋面传热计算模型将光学参数简化为固定不变的常数,无法描述太阳辐射在植被冠层内的动态传输过程。本文基于植被冠层辐射传递Beer定律,建立动态光学参数计算模型,并将其整合至种植屋面传热计算模型中,将计算值与种植屋面实测值进行比较,验证模型的准确性。     

透过曲面玻璃建筑的太阳辐射的计算方法

近年来,将各类曲面玻璃作为外围护结构的建筑越来越多,如球形、半球形、圆筒形或其他各种曲面的组合形等等。由于目前暖通规范及各种手册中,仅列出水平朝向与８个垂直朝向上的夏季太阳辐射以及冷负荷计算参数,当计算透过朝向连续变化的曲面玻璃进入室内的太阳辐射引起的冷负荷时,显得颇为困难,不得不采用一些粗略的近似计算方法。为精确计算透过曲面玻璃的太阳辐射引起的冷负荷,必须先精确计算透过曲面玻璃的太阳辐射值。为此,笔者直接从穿过地球大气层的太阳辐射入手,建立了计算太阳直接辐射的随太阳移动而转动的动态坐标系,以及…     

节能玻璃对寒冷地区建筑被动式太阳能利用的影响研究

被动式太阳能利用对于寒冷地区建筑冬季室内热舒适有重要意义,节能玻璃在建筑节能中有一定的贡献,如若选取不当,一定程度阻挡了冬季建筑获得太阳能。文章以西安市为例,分析了两种节能玻璃对建筑室内太阳能被动式得热的影响。通过建立玻璃太阳辐射模型,采用理论计算的方法,分析不同节能玻璃在不同朝向下的建筑室内太阳辐射得热量,提出适合寒冷地区冬季被动式太阳能利用的受益窗朝向和节能玻璃类型。     

气凝胶中空玻璃光热参数计算及节能性能分析

气凝胶具有透光性好、低传热的特性，将透明片状气凝胶填充在中空玻璃的空气腔内，替代空气层，构成气凝胶中空玻璃。气凝胶中空玻璃可用在建筑上，在保证采光性能的前提下，可提高玻璃保温效果，减少建筑物热量散失，对建筑节能有积极意义。本文基于现有中空玻璃的国际标准节能计算方法，对气凝胶中空玻璃的节能参数进行测试和计算，并通过有限元传热分析进行对比，分析现有方法的合理性及存在的问题。结果表明，和传统的中空玻璃对比，气凝胶中空玻璃传热系数降低1.61W/(m2·K)。     

单片低辐射玻璃谱带模型及其数值模拟

采用谱带模型,考虑了各个波段透射率、反射率对传热的影响,对单片低辐射玻璃的传热过程进行了研究,提出了描述此传热过程的非线性方程组;考虑对流、太阳辐射及外界和室内辐射等边界条件,并采用了牛顿法解方程组.计算结果表明,单片低辐射玻璃镀膜层向室内放置比较合理;另外,讨论了玻璃厚度、室内温度、室外风速对玻璃传热的影响.     

气凝胶节能玻璃的研究与应用进展

我国建筑能耗呈快速增长趋势,而透明围护结构作为建筑节能的薄弱环节,使节能型玻璃日益受到关注。其中,气凝胶玻璃由于具有超级绝热和透光性好等优点成为近年来的研究热点。综述了气凝胶玻璃的几种构造形式,包括气凝胶涂膜玻璃、整块状气凝胶玻璃和颗粒气凝胶填充玻璃;针对目前在商业应用中占主导地位的颗粒气凝胶填充玻璃进行了详细阐述,并对气凝胶填充玻璃的发展和应用前景进行了展望。     

气凝胶复合保温材料在换热站中的应用

气凝胶复合制品在热力管网中应用优势极大,气凝胶与纤维材料复合改变了原材料的传热行为,增强了传热效果。通过对换热站供热主管道的保温理论计算数据、实际测量数据的分析,展示了气凝胶复合保温材料在换热站应用的节能效果,并建立气凝胶传热行为的数学模型,通过有限元分析软件对模型参数进行计算,为管道保温计算提高有效的理论基础。     

排风隔热窗一维简化传热模型研究

排风隔热窗作为一种新型外窗结构,可以有效地降低室内侧玻璃表面与室内空气之间的温差,减少外窗形成的室内负荷,改善室内的热舒适性。利用能量守恒原理,建立了排风隔热窗的一维简化传热数学模型,研究了该结构外窗在夏热冬冷气候条件下的传热特性。将排风隔热窗的简化传热数学模型和区域模型的计算结果进行比较,计算结果表明,简化模型可以较好地模拟排风隔热窗的传热特性,适用于研究初期的简化计算和工程计算。     

套管封装相变材料准稳态传热模型研究

本文建立了套管封装相变材料的准稳态简化传热模型,对定温边界条件下相变套管凝固、熔化过程的传热特性进行了模拟分析。进一步将准稳态简化模型的模拟结果与套管封装相变材料CFD数值传热模型的计算结果进行对比分析。结果表明,在相变过程中,准稳态简化模型计算的套管内工质(不流动)的温度与通过内、外套管表面热流及其变化趋势与数值计算结果一致,温度平均误差小于0.5℃,热流平均误差小于10%,模型准确性较好。准稳态简化传热模型的计算时间不到数值模型计算时长的1%,计算效率高,易于嵌入建筑热湿软件包进行集成模拟分析。     

气凝胶蜂窝板保温材料的制备及性能研究

制备了一种以蜂窝结构聚苯乙烯塑料板为支撑的气凝胶绝热板,采用稳态法测试其导热系数,并通过隔热试验测试其热工性能,基于稳态传热过程建立了串并联热阻简化模型,计算了气凝胶蜂窝板随孔隙率变化的导热系数,并与实测值对比误差在5%以内。结果显示,该气凝胶蜂窝板的导热系数比XPS板减小19.6%～27.6%,其热工性能优于传统的XPS板,可应用于轻质快速营房等建筑的隔热保温。     

极端热湿地区围护结构热湿耦合传递模型

极端热湿地区常年高温多雨,为了准确预测围护结构内的温度和湿度分布,模拟高温、高湿和高太阳辐射对围护结构的影响,建立了适用于极端热湿地区的围护结构热湿耦合传递模型,在边界条件中加入太阳辐射和雨水负荷对传热传湿的影响,考虑了随材料含湿量不断变化的材料物性参数。为了求解模型,提出了基于计算机软件COMSOL的模型求解方法,利用MATLAB计算方程组不断变化的系数,并确定了软件容差和网格的设置条件:相对容差推荐设定在0.001,绝对容差设定为0.000 1,网格按极细化划分。通过对比HAMSTAD标准实例验证了模型的准确性。     

气凝胶材料在建筑领域的应用前景探索

气凝胶被认为是当今建筑应用最有前途的高性能隔热材料之一。与传统的隔热材料相比,气凝胶产品的导热系数低至0.013 W/（m?K）,显示出卓越的隔热特性。气凝胶具有所有固体材料中最低的折射率和介电常数,此外,它们可以作为不透明、半透明或透明的材料生产,从而在尝试利用太阳辐射的日光和太阳能时实现广泛的建筑应用。然而,要使气凝胶成为不透明应用的广泛隔热材料,必须大幅降低成本。本研究综述了气凝胶玻璃、气凝胶涂料、气凝胶增强板及其在建筑物中的应用,基于气凝胶的隔热材料在各种应用中得到了说明。     

建筑环境设计模拟分析软件DeST第4讲建筑热过程中的太阳辐射相关模型

太阳辐射是影响建筑热状况的重要外扰，在建筑热过程分析时，必须加以准确的考虑。太阳辐射可以被不透明建筑围护结构表面吸收，也可以直接透过建筑的半透明围护结构进入室内，这就需要解决两个问题：有多少太阳辐射量能够到达建筑的表面；到达半透明围护结构表面的太阳辐射有多少能够穿过半透明围护结构直接进入室内。详细介绍了DeST在建筑动态热过程分析中，与建筑表面吸收太阳辐射情况密切相关的建筑表面阴影计算方法和散射辐射的考虑方法，并对半透明围护结构的辐射透过模型与传热模型进行了细致分析。     

气凝胶绝热板热工性能研究

采用溶胶-凝胶法和常压干燥技术制备了气凝胶绝热板,将其与2种传统保温隔热材料(聚苯乙烯泡沫和玻璃纤维毡)进行对比试验研究;针对保温盒试验记录的温度分布情况,建立了热阻-热容简化传热模型,预测了在周期性室外干扰条件下3种保温盒的温度变化、温度波延迟时间和衰减倍数.结果表明:相较于传统保温隔热材料,气凝胶绝热板温度波延迟时间可增大1倍,衰减倍数增大约40%,表明气凝胶绝热板的热工性能明显优于传统保温隔热材料.     

地板辐射供暖简化传热计算模型与实验研究

为简化地板辐射供暖系统的传热计算,将多表面间的辐射传热简化为地板表面与非热表面间的辐射传热,以此建立了地板辐射供暖系统的简化传热计算模型。对地板辐射供暖系统的简化传热计算模型的计算精度及地板辐射传热量占总传热量的比例进行了实验研究。通过实验研究计算得出简化传热计算模型的计算精度为±4%。地板传热量中辐射传热约占60%,在各非热表面中,屋顶面辐射传热比例最大,外墙较内墙大。     

环境条件对建筑墙体热流现场测试影响的研究

通过建立墙体不稳定传热模型,并结合程序进行墙体传热数值模拟计算,分析环境条件（如太阳辐射、室外温度、室外风速）对多种墙体（不同朝向、壁厚等）热流值的影响情况,并提出了减小这些影响因素的措施和建议。     

太阳能利用型居住建筑保温设计方法及室外计算参数

西部强太阳辐射地区特殊的气候条件与采暖方式使居住建筑围护结构保温设计需求与其他城市存在差异。因此需要探究该地区城镇居住建筑围护结构实际传热特性并提出适宜的保温设计方法。本文以拉萨为例,通过气象数据分析和实地热环境测试,发现高强度太阳辐射造成的各朝向外墙受到室内外双向动态边界条件的影响表现出有差异的动态传热特性,且一维稳态传热假设不能有效反映此现象。以充分利用太阳能并准确反映围护结构实际传热过程为原则,提出一种基于动态传热假设的太阳能利用型高精度保温设计方法和能够反映真实气象特征的室外计算参数统计方法。并通过对比不同保温设计方法,发现太阳能利用型保温设计对提高围护结构热工性能与建筑节能性效果更佳。     

气凝胶建筑玻璃透光隔热性能及影响因素

新型气凝胶玻璃具有良好的透光隔热性能,作为高性能建筑玻璃能有效降低建筑能耗。通过气凝胶颗粒粒径和填充厚度设计,制成8种不同结构的气凝胶填充玻璃;实验研究了气凝胶颗粒粒径与填充厚度对气凝胶玻璃透光和隔热性能的影响。结果表明:当气凝胶粒径从0.41mm增大到0.93mm时,玻璃透光率明显增大,而当气凝胶粒径继续增大时透光率变化不大;当气凝胶粒径从0.41mm增大到2.7mm时,气凝胶玻璃传热系数增大约15%;相对于普通玻璃,相同尺寸的普通玻璃传热系数最多可降低51.43%。采用玻璃隔热实验测试研究了气凝胶玻璃与普通中空玻璃的隔热温差,结果表明,气凝胶玻璃较普通玻璃隔热效果提高5.4~10.2℃。     

气凝胶玻璃在东北地区建筑应用的采光及能耗模拟研究

采用Ecotect Analysis 2015和DeST软件,探究气凝胶玻璃作为围护结构对东北地区建筑的采光及建筑能耗的影响,模拟地址选取沈阳,模拟时间为1年,模拟模型为普通二层办公建筑。结果显示,光学性能方面,气凝胶玻璃应用后的可见光照度均能达到标准最低要求495lx,室内最低也达到540lx,天棚玻璃光线直射处的可见光照度降低了1419.3lx,避免了眩光;热学性能方面,相较于同样厚度的传统中空玻璃系统,使用气凝胶玻璃模拟的室内全年冷负荷量降低了10.65个百分点。研究发现,气凝胶玻璃作为建筑外围护结构时,可保证建筑应有的采光效果,在提高采光舒适度的前提下还能有效降低建筑能耗。