围护结构内表面发射率对室内热环境的影响研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wangshuanghong2009
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近年来,随着科技的不断进步,物体表面辐射特性的研究在国防科技事业、航空航天事业、城市规划、国土测绘、等领域都有了迅猛的发展,并且极大的推动了探测、制导、隐身、成像仿真等技术的进步。建筑围护结构作为创造舒适室内环境的重要载体,如何将先进的表面技术引入建筑领域是亟待解决的基础研究课题。国家自然科学基金委员会专题报告中明确指出,建筑围护结构表面的长波辐射换热等建筑物理基础参数的研究是建筑技术科学学科的研究前沿与重要科学问题。建筑围护结构内表面发射率作为辐射换热的基础参数之一,对室内热环境的影响至关重要。本研究针对围护结构内表面长波辐射换热研究内容和研究方法单一、国际和国家标准相关指标缺失等问题,本文开展了以下研究工作:
  首先,建立了基于内表面发射率的围护结构多表面系统辐射换模型和人体热舒适评价模型;对透明围护结构和非透明围护结构的辐射换热边界条件进行了理论分析,在参与传热表面为等效均匀辐射特性条件下,分别建立了透明和非透明围护结构室内外环境之间的全波长辐射传热稳态计算模型;解决了现阶段长波辐射换热模型过于简化而不能描述内表面辐射率变化而引起的室内热环境的变化的问题,为现有的建筑能耗模型内建筑室内长波辐射换热模型的更新提供理论和数据支持。理论模型的关键在于透明围护结构表面同时具有太阳辐射透射率、长波辐射透射率、以及内、外表面不同发射率情况下,室内表面间长波辐射换热的处理。本文将透明围护结构长波辐射透射率分为为0和不为0两种情况下,分别建立多表面系统辐射换模型,满足不同传热边界条件下的的理论计算。
  其次,采用对比实验房的实验研究方法,进行了三个相对独立的实验研究,分别为内表面发射率对封闭制冷空间室内热环境的影响、内表面发射率对封闭制冷空间内人体热舒适的影响和内表面发射率对自然通风建筑内人体热舒适的影响。内表面发射率在封闭制冷对室内热环境和人体热舒适的影响研究结果证实了围护结构内表面发射率存在最佳取值范围(0.25,0.52),同时验证了理论模型的适用性。还揭示了ε与建筑室内热环境各参数(表面温度、辐射温度、操作温度、黑球温度、净辐射换热量、PMV等)之间的影响规律曲线。自然通风建筑内表面发射率与室内热舒适的关系实验结果得出其期望因子0.78,为建筑节能标准提供科学的评价依据。
  最后,基于上述研究成果,建立具有窗墙比的外围护结构室内长波辐射计算模型, 探讨围护结构内表面辐射率ε与围护结构设计参数(窗墙比)耦合情况下对室内热环境和人体热舒适的影响规律结果表明:(1)玻璃内表面发射率不变的情况下,当窗墙比WWR为(0.2~0.4)时,改变非透明围护结构内表面发射率对室内热环境的影响最大。辐射热流密度变化最大。(2)在保持非透明围护结构内表面发射率为0.5的情况下,对于透明围护结构来说,在窗墙比越大,降低其内表面发射率对室内热环境影响越大。
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