243-基于建筑的天空辐射致冷实验研究.pdfVIP

基于建筑的天空辐射致冷实验研究 1 2 1 王艳 ，王磊 ，刘玉兰 1，江西理工大学建测学院；2，台湾国立清华大学工程学院 摘要：本文采用实验方法对成都地区天空辐射对建筑表面的致冷效果进行了研究。实测 数据发现，在建筑的东、西、南、北四个立面和屋顶平面中，天空辐射致冷对面向天空的屋 顶表面降温效果最好，最大温降可达9℃；降温效果从日落之后持续到日出之前，长达 11 个 小时；周围遮挡物对辐射降温起抑制作用，遮挡物越多距离越近，降温效果越差。本文研究 结论为天空辐射致冷在建筑上的应用提供了重要的参考价值。 关键词： 天空辐射致冷；被动式技术；镀锌板 0 前言 能源危机与环境污染是当今世界面临的两大难题。建筑能耗是能源消费构成的重要组 成部分，占相当大的比重。根据统计，发达国家的建筑能耗一般占到全国总能耗的 30~40%，而暖通空调能耗占建筑能耗的65%[1] 。因此，在暖通空调领域研究开发低污染、低 能耗的新能源、新方法、新技术是刻不容缓的任务。地球大气层外的宇宙空间的温度接近 绝对零度，高层大气的温度与地面温度相比也远低的多，因此，对于地面上的常温物体， 天空是一个天然的巨大冷库。天空辐射致冷是指地面物体通过“大气窗口”与低温外太空 之间进行辐射换热获得制冷效果的一种被动式制冷技术。现有有关辐射致冷技术的研究主 要包括以下几个方面：辐射体材料性能[2-5] [6, 7] ，对流、导热等对辐射致冷效果的影响 ，辐 射致冷装置[8, 9] 。现有研究大多是实验阶段的模型研究，缺乏与实际建筑相结合的研究。 因此，本文提出采用市场常见材料建立一间实际大小的房间，采用实测的方法研究天空辐 射致冷效果。 1 实验方案 实验房间尺寸为5.62 米(L)×3.8 米(W)×2.85(H)，设有2 扇窗户1 扇门，其平面示 意图及现场图片如图1 所示。屋顶材料为EPS 夹芯彩钢板，墙体采用岩棉夹芯彩钢板，地 面采用木板。材料的物性参数详见表1 所示。实验地点在四川大学校园内的建筑屋顶上， 建筑朝向北偏东约45°，周围无其它高层建筑遮挡。采用T 型热电偶对实验房间的屋面、 四周墙面的外表面温度及室外空气温度进行了测试。测试时间2014 年7 月22 日~2015 年6 月30 日。 表 4-1 围护结构材料的物性参数 材料 木板 岩棉 EPS 彩钢板 厚度 (m) 0.013 0.05 0.075 0.0005 导热系数 (W/m·K) 0.15 0.041 0.035 45.28 3 密度 (kg/m) 521 71 20 8000 比热(J/kg·K) 1630 1100 1100 460 1 王艳，女，1987 年09 月，博士，讲师，flyple@163.com ；江西省赣州市红旗大道86 号，Tel : 本文受博士启动基金No 资助。 太阳辐射吸收率 - - - 0.7 热辐射吸收率 - - - 0.9 图1 实验建筑平面图及实物图 2 实验结果 在整个测试期间，2014 年7 月22 日~7 月28 日这一周持续晴天，室外空气温度最高。 这一周，除了7 月28 日之外，其它天的太阳总辐射峰值均在800 W/m2 以上，散射辐射占 总辐射的