建筑節(jié)能窗傳熱特性的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究

建筑節(jié)能窗傳熱特性的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究建筑門窗作為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱交換最活躍的部位,其能耗已經(jīng)占到建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗的40%-50%,因此對(duì)建筑節(jié)能窗傳熱特性的研究具有重要的工程實(shí)際意義。本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,對(duì)典型建筑節(jié)能窗各個(gè)系統(tǒng)的傳熱特性以及墻體對(duì)整窗傳熱特性的影響進(jìn)行分析,分析各個(gè)系統(tǒng)傳熱的影響因素以及對(duì)整窗傳熱系數(shù)的影響,得到了窗戶節(jié)能的技術(shù)措施,在此基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有線傳熱系數(shù)計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)。其中數(shù)值模擬部分運(yùn)用Fluent、CAD及相關(guān)軟件進(jìn)行,而實(shí)驗(yàn)研究部分則是利用建筑門窗保溫性能試驗(yàn)臺(tái)和平板導(dǎo)熱系數(shù)測試儀作為研究設(shè)備。本文將窗戶分為玻璃系統(tǒng)、窗框系數(shù)以及整窗系統(tǒng)三部分,主要從模型維數(shù)的確定、玻璃系統(tǒng)傳熱特性的影響因素、窗框系統(tǒng)傳熱特性的影響因素、整窗系統(tǒng)傳熱系數(shù)的算法、墻體對(duì)窗戶傳熱特性的影響這幾方面進(jìn)行分析,最后結(jié)合實(shí)驗(yàn)對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證并分析誤差產(chǎn)生的原因。在數(shù)值模擬方面,詳細(xì)介紹了數(shù)值模擬的原理、方法以及所采用的邊界條件等,得出了窗戶各系統(tǒng)的傳熱模型維數(shù)、輻射和對(duì)流作用對(duì)玻璃系統(tǒng)以及窗框系統(tǒng)傳熱特性的影響、不同氣候區(qū)下雙層中空玻璃的最佳間層厚度、材料物性對(duì)窗框傳熱特性的影響、線傳熱系數(shù)改進(jìn)算法的優(yōu)點(diǎn)以及墻體對(duì)整窗傳熱特性的影響等結(jié)果。結(jié)果表明：只有豎直窗框需采用三維數(shù)理模型,其他部位二維數(shù)理模型計(jì)算結(jié)果既能達(dá)到很高的精度要求,但整窗傳熱系數(shù)在利用二維和三維模型計(jì)算后得出的結(jié)果很接近,兩者相差不到1%；不同氣候區(qū)城市中空玻璃最佳空氣間層厚度有所不同,并不是最冷地區(qū)最佳空氣間層厚度越大,這主要取決于室外對(duì)流換熱系數(shù)和溫度的綜合影響；玻璃系統(tǒng)中充入稀有氣體有減小傳熱系數(shù)的功能；就輻射和對(duì)流而言,前者對(duì)其窗戶傳熱特性的影響更大；線傳熱系數(shù)的簡化方法能減小計(jì)算建模的工作量并更加易懂；墻體對(duì)整窗傳熱特性的影響主要體現(xiàn)在窗戶在墻體中的安裝位置和墻體的導(dǎo)熱系數(shù)大小上,其影響也隨著工況的不同而不同。在實(shí)驗(yàn)研究方面,首先對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原理、測試方法以及測試過程進(jìn)行了說明,進(jìn)而對(duì)節(jié)能窗的傳熱系數(shù)進(jìn)行測試,并將實(shí)