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    電致變色玻璃窗對上海居住建筑室內熱環境的影
    電致變色玻璃是一種新型的智能玻璃,該玻璃采用了電致變色材料,無電流時玻璃呈透明狀態,當施加正向電壓時,玻璃發生變色,施加反向電壓時,變回透明狀態,可以實現多次可逆變色。其太陽輻射透過比可由0.4%變為33%,而可見光透過比變化范圍為1% ~60%1。國內外學者針對電致變色玻璃做了相關研究,Hartmut等人通過把室內溫度設定為20C進行測試,發現制冷能耗減少量超過了50%[2]。電致變色玻璃的控制方式對建筑能耗影響較大[35]。Fang Yueping 等人分析了電致變色玻璃在不同熱流密度條件下玻璃表面溫度的變化規律[6]。目前很多研究主要分析在空調條件下電致變色玻璃的節能特性,而對于電致變色玻璃在非空調條件下(如過渡季節)對室內熱環境影響的研究較少。對于高層居住建筑,在外遮陽使用限制較大.內遮陽隔熱效果不明顯的條件下,電致變色玻璃集成了傳統的玻璃窗和遮陽設施的功能,具有較大的應用潛力。因此,研究電致變色玻璃對居住建筑室內熱環境和熱舒適的影響具有重要意義。
    Abstract Based on the use of the EnergyPlus software,analyses the effect of Low-E window and electrochromic window on indoor mean air temperature and thermal comfort in a residential building in Shanghai under non-air-conditioned environment.The results show that compared with the Low-E window,the cumulative time of the room temperature higher than 29 ℃ in the room with the electrochromic window decreases 217 hours in summer and 13 hours in autumn respectively.Meanwhile,the thermal comfortable time increases 19 hours in spring,135 hours in summer,132 hours in autumn respectively.Electrochromic window can improve indoor thermal environment and thermal comfort.Keywords  electrochromic window,residential building,indoor mean air temperature,thermal comfort,thermal environment
    本文采用軟件模擬,以電致變色玻璃窗和Low-E玻璃窗為研究對象,分析居住建筑在非空調條件下2種玻璃窗的使用對室內空氣平均溫度、PMV的影響并作出相應評價。
    1模型簡介
    本文研究采用1幢2層住宅(模型見圖1),層高3 m,所有房間均未設置空氣調節裝置。圖中標記的臥室為研究對象,尺寸為5 mX5 mX3 m(長X寬X高),其南向外墻有一外窗,所研究的2種玻璃窗類型及玻璃的光學性能參數見表1.2。
     

    電致變色玻璃冬季保持在非變色狀態,其他季節當室內溫度高于26 C時玻璃變色。室內照明和設備功率分別取7 W/m?和6 W/m2,人員數量為2人。4月1日一9月30日,室內風速為0.2 m/s.其他時間為0.1 m/s.服裝熱阻采用Schiavon等人建立的動態預測服裝熱阻模型確定叨,人員活動強度為108 W.臥室各個內表面的長波吸收比為0.9、太陽輻射吸收比為0.7、可見光的吸收比為0.7。模擬氣象:參數選用國際能耗計算典型氣象年(IWEC)數據。
    2電致變色玻璃窗對室溫的影響
    通過模擬得到了全年室內空氣溫度的逐時值,圖2顯示了采用Low-E玻璃窗房間的室溫(下文簡稱Low-E室溫)與采用EC玻璃窗房間的室溫(下文簡稱EC室溫)的差值。 分析發現,冬季約62. 5%的時間,EC室溫比Low-E室溫要高,主要出現在11:00 16:00,而且溫差也相對較大,最大溫差為1.3 C,最小為0.4 C.因為玻璃處于漂白狀態,太陽輻射透過比高。夏季EC室溫比Low-E室溫低的時間多達75.3%.EC室溫可比Low-E室溫低0.87 C。春季EC室溫比Low-E室溫高的時間為65.2%,秋季EC室溫比L.ow-E室溫高的時間為63. 5%。
    從4個季節中各選取1天,分析室溫的逐時變化。圖3~6分別為4月17日.8月10日、10月16日.1月21日的L.ow-E室溫和EC室溫分布圖。4月17日,09:00- 22:00.EC室溫高于Low-E室溫,其余時間EC室溫低于LowE室溫,主要由EC窗戶的熱損失相對較大引起。8月10日.EC室溫:低于Low-E室溫,存在太陽輻射時,太陽輻射透過比低,透過窗戶得熱減少,不存在太陽輻射時,玻璃窗傳熱系數大,利于散熱。10月16日,EC室溫比Low-E室溫高,此時室內外溫差較小,熱損失小,而且室溫低于26 C時,玻璃- -直處于漂白狀態,透過窗戶的太陽輻射量較多。1月21日,僅02:00- 09:00 Low-E室溫高于EC。Low-E與EC室溫:差值隨時間變化而變化,主要受到太陽輻射和室外溫度的影響,室溫較高EC變色時,太陽輻射透過比降低,玻璃日射得熱減少;室溫較低.EC不變色時.EC的太陽輻射透過量大于LowE。同時,玻璃的傳熱系數影響房間的散熱或熱損失.EC和Low-E玻璃的傳熱系數分別為2.60 W/(m? . K)和1. 55W/(m?.K),室溫是太陽輻射透過量和通過窗戶的散熱量;相對大小綜合影響的結果。
    表3列出了4個季節不同溫度范圍的累計時間,可以看出,夏季和秋季,EC減少了高溫時間,
     

    特別是夏季。同時,春、秋、冬季減少了低溫時間,其中冬季尤為突出。相對于Low- E室溫,春季EC室溫在18~26 C的時間增加了8 h,低于15 C的時間減少了8h。秋季EC室溫在18~26C和26~29C的時間分別增加了6h和9h,而室溫高于29 C和低于15 C的時間分別減少了13 h和10h。 對于夏季,室溫高于29 C的時間減少了217h,室溫在26~29 C和18~26 C的時間分別增加了192h和25h。而冬季,室溫低于15 C的時間減少了46 h,室溫在15~18 C的時間增加了46h。EC可使室內熱環境得到改善。
    3電致變色玻璃窗對熱舒適的影響
    圖7是Low-E房間與EC房間對應PMV差值分布圖,2個房間的溫度差異是導致PMV不同的主要原因,PMV差值在[ -0.42,0. 35]內變動,且冬季和夏季的波動較大。偏冷環境,即PMV<

    一1,春、夏、秋、冬季,EC能改善偏冷環境的時間分別為1 347.74.883.1 355 h。偏熱環境,即PMV>1,夏、秋季,EC能改善偏熱環境的時間分別為1054,35h。采用電致變色玻璃窗可以較明顯地改:善室內熱舒適。
    春夏秋冬四季,室內PMV在[一1.1]內的累計時間見圖8。由圖可見,春季熱舒適時間增加了19 h,增加幅度相對較小;夏季增加了135 h;秋季增加了132h,秋季屬于過渡季,熱舒適時間明顯增加;雖然冬季對室內溫度有-定的改善作用,但是2種玻璃窗冬季的熱舒適時間都為0 h。
    4結論
    4.1全年大部分時間,電致變色玻璃窗對室溫有明顯的改善作用。室溫低于15 C的時間,春季、秋季和冬季分別減少了8,10,46 h;15~18 C的時間.秋季和冬季分別增加了8h和46 h;18~26 C的時間,春季、夏季和秋季分別增加了8.25 h和6h;26~29 C的時間,夏季和秋季分別增加了192 h
    和9h;高于29C的時間,夏季和秋季分別減少了217h和13h。
    4.2電致變色玻璃改善 了室內的PMV值;增加了室內的熱舒適時間,春季、夏季和秋季熱舒適時間相對于Low-E玻璃分別增加了19,135.132 h。
    參考文獻:
    [1] 王立祥,王兆祥.淺析電致變色玻璃中的電致變色材料[J].玻璃,2011(4):26-29
    [2] Harmut w. Elecrochromnics for achiecturl glazingaplictions [C] // The Gilass Processing. Days  Conference. Finland. 1997

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