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本节课

我们将对透明围护结构的

传热过程进行介绍

在建筑之中

透明围护结构

主要包括建筑中的窗 幕墙

等透明围护结构

和非透明围护结构的

传热过程相比

透明围护结构传热的

一个主要特征是

太阳辐射可以透过透明围护结构

进行透射、吸收和反射

当太阳辐射投射

在窗等透明围护结构时

有一部分太阳辐射

将被窗的表面反射回室外

而另一部分太阳辐射

将透过窗射入室内

被墙体内表面和地面

所反射和吸收

此外还有一部分太阳光

将在透射的过程之中

被玻璃所吸收

使得窗户的玻璃的温度提高

因此综合而言

透明围护结构对于太阳辐射

有透射 吸收和反射

三大部分的影响

我们通常采用遮阳系数SC值

来描述窗户对阳光的遮蔽效果

它所体现的是玻璃的隔热性能

SC值越高意味着透过太阳辐射

进入室内的太阳辐射

这个得热量会越多

遮阳系数SC值的定义

是指在相同条件下

透过玻璃的太阳辐射能

与透过三毫米普通单波的

太阳辐射能之间的比值

如图所示

在不同的气侯区的建筑

往往需要采用不同的

遮阳系数的这种窗户与之相适应

另外在很多节能建筑之中

我们往往可以看到

一种叫做Low-E的

这种新型节能玻璃窗

Low—E窗呢

又往往被称为低辐射玻璃窗

它是通过对长波辐射的高反射率

有效的降低了这种热量的透过

同时又保证了

可见光的这种透过率

因此与普通的玻璃窗

以及传统的建筑用镀膜玻璃相比

具有比较好的隔热效果和透光性

而Low-E窗的主要的特性

是对不同波长的光

可以进行选择性的透过

而低透的Low—E窗

是隔绝了全部的红外线

而高透的Low—E窗

是隔绝的是远红外这部分的光线

透明围护结构的传热的

第二个主要特性是

太阳辐射对透明围护结构的影响

会受到太阳的方位角

和高度角的显著影响

太阳高度角

是指太阳光与地面之间的夹角

它会随着太阳的赤纬

和地方时的变化而变化

由太阳直射点所在的经纬度

向南北两侧递减

同一地点一天内的太阳高度角

也会不断发生变化

在正午时候

太阳的高度角会达到最大值

为了深入了解

太阳方位角和高度角

对太阳辐射透过的影响

让我们来讨论一个

在我们日常生活中

经常能够碰到的问题

例如在北京

房间的北向窗户是否有可能

有太阳光可以直射透射进来

通过对太阳高度角

方位角的全年计算可以看到

例如在北京的7月22日这一天

在傍晚时分

太阳的位置已经移到了西北方向

这样的话就一定可以保证

有部分的太阳光

可以通过北向的窗户

透射照到室内

此外在炎热地区

为了阻止夏季太阳辐射

过多的进入室内

在很久以前开始

人们就在建筑上

增加了遮阳这种构件

由于太阳高度角的全年变化

遮阳这种建筑构件

可以使得在夏季

太阳高度角较为高的时候

太阳光可以有效的

被遮阳所阻隔

而在冬季

太阳高度角相对较低的时候

太阳光呢可以更多的照入室内

以减少热负荷

如图所示这是广州传统民居

陈家祠的外廊和花格窗

以及广州大学理工楼的

可调垂直百叶遮阳

透明围护结构传热的

第三个特征是

玻璃等透明围护结构

对强波辐射通常是不透过的

而这是造成温室效应的

一个主要原因

由于太阳的总辐射能中约有7%

为波长小于0.38微米的紫外线

46%为可见光

45%为波长较长的近红外线

2%来自于波长最长的远红外线

以玻璃蔬菜大棚为例

太阳辐射

可以通过短波辐射的方式

照射入大棚之后被地面所吸收

而在夜间

由于玻璃对长波辐射不透过

因此阻隔了室内表面

与室外的冷表面进行辐射换热

从而起到了一定的保温作用

另外让我们来讨论一个

关于冷辐射吊顶

如何防结露的问题

当室内空气湿度过大时

往往会造成吊顶结露的问题

而这是冷辐射吊顶

在工程之中经常碰到的问题

因此有人提出在冷辐射吊顶下

安装玻璃夹层

并抽真空的这种方法

来解决结露的这种问题

那这种方法是否可行呢

通过前面介绍的知识

我们可以了解到

通过安装这种玻璃夹层

并抽真空的方法

确实可以减少

这种吊顶结露这种风险

但是由于玻璃

对长波辐射不透过

因此会导致冷辐射吊顶

无法正常的通过长波辐射的方式

与室内进行换热

从而导致整个系统无法正常工作

因此这种方法

在实际工程中是不可行的

那透明围护结构传热的

第四个主要特征是对于窗 幕墙

等这些常见的透明围护结构

往往其蓄热能力

会低于墙体这些构件

因此

透明围护结构的传热过程之中

相对而言迟滞是非常小的

换而言之

透明围护结构相对墙体而言

往往是这种轻质的这种围护结构

本小节

我们对透明围护结构的传热过程

进行了简单的介绍

其中透明围护结构

在传热过程中有以下四个特点

一是太阳辐射

可以通过透明围护结构

进行透射吸收和反射

二是太阳辐射

对透明围护结构的影响

会受到太阳高度角

和方位角的影响

第三玻璃等透明围护结构

对长波辐射往往是不透过的

第四透明围护结构

其蓄热能力

往往会低于墙体等构件

大家好 我是李峥嵘

来自同济大学机械与能源工程学院

我今天借此机会跟大家交流的题目

是模拟在遮阳设计应用当中的一些技术吧

然后包括几个部分

第一个是关于遮阳的一个意义问题

第二个是关于遮阳效果的一些评价

第三个是关于这样模拟当中

需要一些改进的一些方向

那么第一个关于遮阳的意义呢

实际上这是一个非常古老的一个手法

在建筑设计当中呢

在古今建筑当中可以看到很多

那么这个技术实际上在现代建筑当中

也很有发展

比如说与文化的结合

作为一个独立的一个建筑构件存在

那么现在它已经发展成很多

这个建筑遮阳的产品出来丰富多彩

大家在市场上可以看到很多

那么关注遮阳技术的一些评价呢

实际上目前主要应用手法呢

主要是这个关于模拟的一个方法

因为遮阳的效果的好坏

涉及到室外的大气条件

因此做实验是很困难

主要是靠模拟来做

那么首先是关于光能源的评价

大家知道遮阳实际上

可以调节直射光

然后变眩光为漫反射的

一个均匀的光环境

那么这一点我们可以

对现有建筑进行评价

那么同时我们也可以把这个技术

为建筑设计过程进行一下服务

比如说我们右手的这个

虹桥火车站的这个自然采光的一个

采光井的一个设计

那么早期阶段就借助了

一个软件的模拟来进行评价

那比如说我们在进行遮阳的

一个设计过程当中呢

关于遮阳产品的设计

关于遮阳系统的一个设计

我们可以借助软件呢

对遮阳在产生的一个

时空上的一个光环境进行一下描述

然后对遮阳的一个产品的体系

进行一个推动的

或者一个参考的意义

那么第二个关于遮阳的问题

实际上就是风的问题

我们都知道当建筑的窗口

或者建筑的立面

安装建筑的遮阳之后

它对于自然通风起了一个阻挡的作用

那么这个阻挡作用

和小区环境起着一个必然联系的作用

我们可以借助软件

进行一下评价

对遮阳的一个安装进行一些

提供一些建议

那么很重要的一点

大家就是对遮阳的

产生一个比较浓厚兴趣的

是因为它对于室内热环境

和建筑节能的贡献

我们可以用一些软件进行模拟

能够分析出来

某一个建筑它使用的遮阳之后

它全年的这个室内的温度的

一个变化过程

然后还可以通过一些软件

知道遮阳使用之后呢

它的空调负荷的变化

以及全年能耗的变化

借此对它的节能性进行评价

那么关于这个遮阳评价效果里面呢

其实一个很重要的一个方面

就是大家容易忽视的

就是说我们在遮阳的时候

使用的时候呢

它联系到光热两个方面

那这时候我们在软件评价里面

必须把自然采光人工照明

和我们对于节能降耗

就是降低空调负荷的这个三个点呢

把它联合在一个平台上进行模拟

然后进行综合评价

以反应遮阳对于建筑的一个综合

整体的一个影响

那么关于这个遮阳

用的这个模拟技术一个发展

其实有几个方面的动力

第一个是属于我们在光环境

或者热环境评价上

我们可能一些理论体系的发展

然后推动了我们软件内核的一个变化

然后导致了我们结果的一些变化

第二个实际上是

使用过程当中的一些需求

比如说常规的一个遮阳的一个评价呢

它借助于太阳的光影

的几何过程

实际上当建筑立面

使用某种特殊的材料之后呢

遮阳把那些辐射的吸收部分呢

它总体的一个长波的二次辐射

那么这一点实际上是需要

在建筑的能耗模拟当中加以注意的

还有一个就是关于使用过程当中

人的行为和建筑管理问题

那么这一点

也需要在以后的发展当中呢

进行新的一个内核的一个演变

那么最后得出一个结论

所谓的结论就是说

我们这个模拟呢

实际上对遮阳技术的发展跟推动呢

起了一个非常重要的一个作用

同时遮阳技术在市场

或者工程当中的应用

也为模拟的内核的发展

提供了一个原动力

好 谢谢大家

下一小节

我们将对室内空气的热平衡

进行介绍