Блог

Jul 27, 2023

Экспериментальная оценка тепловых и световых характеристик с использованием двойного динамического изолированного остекления

Дата: 24 ноября 2022 г. Авторы: Абдултаваб М. Кахтан и Абдулкарем Х.М. Альмавгани Источник: Buildings 2022, 12(8), 1249; https://doi.org/10.3390/buildings12081249 Проектирование окон в жарком климате, где

Дата: 24 ноября 2022 г.

Авторы: Абдултаваб М. Кахтан и Абдулкарем Х.М. Альмавгани.

Источник:Здания2022 год , 12(8), 1249; https://doi.org/10.3390/buildings12081249

Проектирование окон в жарком климате, которые позволяют жильцам легко контролировать свои предпочтения в «умном доме», имеет большое значение. Эта статья призвана внести свой вклад в эту тему, исследуя потенциал интеллектуальной оконной системы с двойным динамическим изолированным остеклением (DDIG) в предотвращении притока тепла и максимизации дневного света в помещении, учитывая интеллектуальную защиту конфиденциальности как днем, так и ночью. Для изучения предлагаемой оконной системы была разработана мелкомасштабная модель. Исследовались температура испытательной камеры, температура поверхности стекла и освещенность в помещении.

Результаты показали, что DDIG обеспечивает высокий контроль солнечного тепла внутри испытательной камеры со значительным снижением температуры на 2,5 °C по сравнению с обычным остеклением из полупрозрачного стекла, используемым в городе Наджран, Саудовская Аравия. При высоких интенсивностях солнечного облучения не было обнаружено существенных различий в контроле притока тепла к испытательной камере между цветным ДДИГ (ДДИГ-colo) и прозрачным ДДИГ (ДДИГ-транс). Ступенчатое снижение между DDIG-trans и DDIG-colo было обнаружено при уменьшении интенсивности солнечного света, которое составило 15%, 10% и 8,7% при интенсивности облучения 200, 400 и 600 Вт/м² соответственно. Прозрачные пленки DDIG сохраняли освещенность в люксах с более высоким снижением при низкой солнечной радиации. DDIG также обеспечивал защиту конфиденциальности и предоставлял пользователям предпочтения для внешних подключений.

Тщательное проектирование окон в зданиях обеспечивает достаточную экономию энергии [1] и соответствующий визуальный комфорт для жильцов [2]. В жарком климате окна являются основным источником притока тепла, по сравнению со стенами [3,4]. Энергоэффективность окон в первую очередь достигается за счет проектирования окон для контроля притока солнечного тепла [1]. Контролировать приток солнечного тепла через оконное остекление можно двумя способами. Первая заключается в блокировании прямой солнечной радиации, которая проходит через оконное остекление в виде коротковолнового излучения и затем образует парниковый эффект в закрытой среде [5]. Данным подходом можно управлять путем затенения окон [6].

Второй путь – уменьшение теплового (длинноволнового ИК) потока через окна, который определяется разницей температур воздуха в помещении и на улице [7]. Здесь снижение излучательной способности стеклянных поверхностей является выбором и может быть достигнуто с помощью теплоотражающих покрытий [8]. Однако в жарком засушливом климате контролировать приток тепла с помощью обычного оконного остекления сложно. Обзор рынка города Наджран, Саудовская Аравия, где проводилось это исследование, показал, что типичными оконными стеклами, используемыми в жилых домах, являются полупрозрачное стекло (стекло PG с булавочной головкой, которое в основном используется в целях конфиденциальности) и тонированное стекло. Достижение конфиденциальности с помощью полупрозрачного стекла имеет множество отрицательных аспектов, таких как минимальный контроль притока тепла и отсутствие гибкости при просмотре и подключении снаружи.

Тонированное стекло выпускается в нескольких цветах (бронзовый, зеленый и серый) и имеет меньший коэффициент теплопередачи по сравнению с полупрозрачным стеклом PG. В жарком засушливом климате основным недостатком тонированного стекла является поглощение большого количества инфракрасного (ИК) излучения. В жарком летнем климате Наджрана, где температура наружного воздуха может достигать 43 °C [9], длинноволновое ИК-излучение (тепло) увеличивает температуру поверхности тонированного остекления, которая в конечном итоге передается в помещение [4]. Тонированное остекление также приводит к уменьшению видимого света в зависимости от степени тонировки [10,11], ориентации окон и времени года [12].

Теплоотражающее стекло с низким коэффициентом излучения является предпочтительным выбором для помещений с высокой температурой наружного воздуха из-за его способности отражать тепловую энергию в окружающее пространство [13]. То есть, если поверхность обращена наружу, то тепло выделяется наружу здания. Для сохранения долговечности низкоэмиссионного покрытия необходимо использовать двойное остекление с вакуумом [14]. В жарком климате необходимо наносить низкоэмиссионное покрытие на промежуточное и внешнее стекло двойного остекления, чтобы защитить помещение от теплового излучения [15]. Это двойное низкоэмиссионное покрытие также необходимо интегрировать с тонированным стеклом, чтобы уменьшить приток оптического прямого солнечного тепла [16].