玻璃对空调负荷及建筑能耗影响分析

玻璃对空调负荷及建筑能耗影响分析 1. 概述 中国的建筑师们在越来越多的民用建筑中大面积采用玻璃或玻璃幕墙。对于普通透明玻璃来说，玻璃窗面积越大，室内自然采光面积大，但是夏季通过玻璃进入室内的热量就越多，冬季室内通过玻璃散发出去的热量也越大。为了满足建筑师的创意和节能的需求，出现了低辐射镀膜玻璃（Low-Emissivity Coated Glass，简称 Low-E玻璃）。近年来在国内外都有大量使用，Low-E玻璃在冬季能有效地阻挡远红外热辐射，防止室内热量的散失，夏季能阻止太阳直接辐射，减少室内的日射得热，同时又不影响室内采光。从理论上基本解决了这个问题。但是实际的情况怎么样，Low-E玻璃可以适用于哪些地区？本文通过计算和模拟结果来讨论这个问题。 2. Low-E玻璃的光学性能 大部分情况下，太阳辐射是引起室内冷负荷的主要因素。太阳光谱按波长可分为三大部分：紫外光，可见光，红外光。其中，紫外光的辐射能占太阳辐射能的 13%，可见光占43%，红外光占41%，其余的占3%。即97%的太阳辐射能，集中在 0.3~2.5μ m波长范围内，这部分辐射能透过大气层到达地面，形成夏季围护结构的传热和辐射得热量。 图1 图1 所示为波长从 0.3μm 到40μm 的太阳辐射和热辐射的强度曲线。A 区是紫外波段，波长为 0.3~0.4μm；B 区是可见光波段，波长为 0.4~0.7μm；玻璃的可见光透过率越高，室内的采光效果越好；C 区是近红外波段，波长为 0.7~2.5μm；近红外辐射照射到物体（如建筑物、室内家具、散热器等）上时，将会转换成中红外波再次辐射出来；D 区是 22℃黑体的中红外辐射强度，波长在 2.5~40μm，中红外辐射也正是人们感觉到热的原因。所以，在寒冷季节，我们希望室内的中红外波段热能尽量少地向室外发射，同时提高可见光和近红外的获得量。对于炎热季节，应将外部的近红外、中红外辐射阻挡在室外，而让可见光透过 。 我们以I表示照射到玻璃外表面太阳光的辐射强度，以Iρ 表示被玻璃外表面反射出去的那一部分强度，ρ 为反射率，；Iτ 表示透过玻璃直接进入室内的那一部分强度，τ为透过率， Iα 表示玻璃的吸收太阳的辐射强度α为吸收率。 则有： 因为 I=Iρ +Iτ +Iα 则 ρ +τ +α =1 对于非透明材料 τ =0， 物体吸收太阳能后温度升高，通过与周围环境的对流和辐射而散失能量温度家降低。因此，被吸收的能量最终仍有约 50%透过了物体，以对流传导的形式传递的。 中红外热辐射，也能透过物体...