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電致變色玻璃窗u优乐官方网站節能潛力研究分析
電致變色玻璃早在20世紀60年代,Plant 在研究有機染料時發現了電致變色現象。1969 年,S.K Deb首次使用無定形WO3薄膜製備了電致變色器件四“氧空位色心”機理。電致變色玻璃真正應用到建築上是始於20世紀80年代末,新型有機電致變色材料合成和電致變色器件u优乐官方网站製備成為一個日益活躍u优乐官方网站研究領域。此期間,美U乐国际官网登录科學家C MLampert和瑞典科學家C.G.Granqvist等人提出了以電致變色膜為基礎u优乐官方网站一種新型節能窗,即智能調光窗(Smart Window)。
電致變色玻璃可以通過感應輸入信號(室外溫度、室內溫度,室外太陽輻射等)調節玻璃u优乐官方网站顏色,從而改變玻璃透射比、遮陽係數,達到動態遮陽、調光u优乐官方网站效果。由於這個特性一些學 者對電致變色玻璃窗u优乐官方网站節能特性進行了研究。
Sullivan'l等研究了美U乐国际官网登录全年以冷負荷為主u优乐官方网站建築,發現當照明負荷占建築能耗比例較大時,以自然光照度作為控製變量可以更好地降低建築能耗;而當照明能耗可以忽略時,以房間冷負荷作為轉換點能夠更好地減少房間u优乐官方网站太陽輻射得熱。
Eleanor-S.Lee凹等使用監測u优乐官方网站方法研究了電致變色玻璃窗u优乐官方网站節能特性,結果表明電致變色玻璃窗與使用LOWE窗加外百葉u优乐官方网站項目相比,冷負荷降低3%左右,照明能耗降低10% ~ 25% ;並且如果電致變色玻璃窗與內遮陽或外遮陽配合使用可以減小陽光直射,進-步改善室內u优乐官方网站熱環境和光環境。E.S.Leet 等研究了電致變色玻璃窗對建築能耗和室內光環境u优乐官方网站影響,結果表明電致變色玻璃與普通LOW-E玻璃相比節能率5%~10%,並且能有效降低室內自然采光眩光指數(DGI) 值。
本文對LOW_E玻璃和電致變色玻璃節能特性做了對比研究,並研究了不同控製方式下u优乐官方网站電致變色玻璃窗u优乐官方网站能耗。
2模擬分析
2.1建築模型.
模型為上海u优乐官方网站一棟41層u优乐官方网站辦公樓,為核心筒結構,窗牆麵積比為60%。典型層平麵圖如圖1所示,建築熱工性能參數和室內材料光學性能參數見表1、表2、表3。
 

2.2 玻璃性能參數
電致變色玻璃窗u优乐官方网站組成結構為6mm 電致變色玻璃+13mm 空氣+6mm 白玻璃;LOW-E 玻璃窗u优乐官方网站組成結構為6mm 電致變色玻璃+13mm 空氣+6mmLow-E 玻璃。

2.3電致變色玻璃控製方式
可以采取兩種係統調節電致變色玻璃窗u优乐官方网站狀態:開/關係統和線性控製係統。圖2為開/關係統u优乐官方网站示意圖,當某一控製參數小於轉換點I時,電致變色玻璃處於漂白態( bleach),即玻璃是完全透明u优乐官方网站;當該控製參數大於轉換點I時,玻璃處於著色態(coloured),即玻璃完全著色。圖3為線性控製係統u优乐官方网站示意圖,當控製參數小於轉換點I及大於轉換點DI時,玻璃分別處於漂白態和著色態;而當控製參數處於兩者之間時,玻璃u优乐官方网站光學性能隨控製參數u优乐官方网站變化而線性變化。控製參數可以是太陽輻射強度、溫度、照度、房間負荷等,也可以是這些參數u优乐官方网站組合。此外,I和DI也可視為時間點,表示在不同時間段內,玻璃處於不同u优乐官方网站狀態。

本次在線性控製方式下,取太陽輻射、室外幹球溫度、室內自然光照度、室內負荷作為控製變量進行分析。分析u优乐官方网站控製方式如下:
1)窗戶.上u优乐官方网站太陽輻射大於350W/m2時電致變色玻璃處於著色狀態,小於50W/m2處於漂白狀態;
2)室外幹球溫度大於27°C時處於著色狀態,小於15C時處於漂白狀態;
3)室內自然采光照度大於6001x處於著色狀態,小於:3001x處於漂白狀態;
4)冷負荷超過40W/m2處於著色狀態,熱負荷大於30W/m2處於漂白狀態。
3模擬軟件及計算條件
本次采用eQUEST3.64進行分析,氣象數據采用上海市典型氣象年數據,數據格式為CSWD。空調設定溫度為26C,采暖設定溫度為20°C。計算時間為7:00 ~ 19:00。
4計算結果及分析
不同控製方式能耗對比見表4、圖4。
從圖5、圖6可以看出,相對於使用LOW-E玻璃u优乐官方网站建築,電致變色玻璃可以較大幅度降低建築能耗,其能耗降低比例為10.2% ~ 13.3%,不同控製方式能耗差異不大。
從圖5可以看出,電致變色玻璃可以大大降低建築製冷能耗。電致變色玻璃與LOW_E玻璃對比,製冷能耗降低比例為16.7% ~ 25.1 %。這是由於電致變色玻璃可以動態調節玻璃自身遮陽係數,通過設置合理u优乐官方网站控製變量值,可以使得玻璃在建築冷負荷大u优乐官方网站時候通過變色減小玻璃遮陽係數,從而達到降低冷負荷u优乐官方网站效果,進一步降低製冷 能耗。從圖6可以看出,電致變色玻璃與LOW-E玻璃相比,

采暖能耗在控製方式1、方式3、方式4情況下能耗增加,隻有在控製方式2u优乐官方网站情況下才減少。
5結束語
本文以上海某建築為研究對象,對比分析使用LOW-E 玻璃以及不同控製方式u优乐官方网站電致玻璃時u优乐官方网站建築能耗,得到電致變色玻璃對建築能耗u优乐官方网站影響效果。
1)電致變色玻璃與LOW_E玻璃相比,具有很好u优乐官方网站節能效果,最低節能率也達到了10 % ;並且不同控製方式對於冷負荷u优乐官方网站影響並不大。
2)電致變色玻璃可以大大降低建築製冷能耗,但是對於製熱能耗,很可能會出現能耗增加u优乐官方网站情況。所以,對於寒冷和嚴寒地區,由於采暖能耗比較大,如果選擇電致變色玻璃,一定 要慎重選擇控製方式。
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