太阳能模拟器采用总辐射表标定,见图18。
采用试件安装平面的中心点作为标定位置进行辐照量的测试,通过调整光源的功率达到500W/m2 ±25W/m2。经标定,接近满功率时,测试得到的辐照量可达到599.6 W/m2;四个灯的功率均在满功率的80%时,测试得到中心点的辐照强度(词条“强度”由行业大百科提供)为497.7 W/m2。可见,光源整体辐照量可以达到500W/m2 ±25W/m2的要求,且取满功率的约80%即可。
单个光源辐照量标定采用试件安装平面的中心点作为标定位置进行辐照量测试。经标定,四个灯在试件安装平面中心位置的辐照量见表1。可以看出,由于采用调节电流控制功率,较好地达到了各个灯较为一致的辐照度,从而达到标准要求的500W/m2±25W/m2辐照值,结果较为理想。
光源辐照量在试件安装平面内分布均匀性(词条“均匀性”由行业大百科提供)标定采用将辐照计在试件安装平面内移动到相应位置进行测试的方法。标定结果见图19。
除中心点辐照度偏差达到3.45%外,其余各点偏差值均在2.0%以内,说明辐照在试件安装平面内分布具有较高的均匀性;平面内辐照度算术平均值为481.1 W/m2,试件洞口面积为1.52m×1.52m,则总辐照量为1111.5W。
水冷-计量系统由吸收板、冷却板、水循环系统、制冷系统、流量计等组成。吸收板和冷却板安装在计量箱内,吸收板为镀有高太阳能吸收膜的金属板,金属板背部有多排连通水管,与箱体外部的循环水相连通,用于热计量箱系统温度的调节和计量。水冷-计量系统整体设计见图20。
水冷计量系统标定采用上述稳定辐照条件下,外环境箱和计量箱均维持在25℃左右,测定辐照前后水带走的热量,比较其与辐照热量的差异。设定计量箱、防护箱和外环境箱均为25℃,进口水温为16℃。首先测定无辐照时,进出口水温温差;然后辐照约1个小时后,再测量进出口水温温差。无辐照时及辐照时进出口水温温差差值采用多次测试结果的平均值,见表2。
由表2可以看出,无辐照时进出口水温温差平均值为3.48K,辐照时进出口水温温差平均值为5.16K。则辐照前后水温温差差值为1.68K,热量为:
标定结果表明,实际测得的热量为1019.2W,与辐照标定值1111.5W有一定差距,原因可能是试件安装框部分未安装试件,部分热量以对流方式通过外环境箱流失。因此,对水冷-热计量系统的进一步标定与典型门窗试件测试相结合,通过测试结果与理论计算值比较对该系统可靠性进行确定。
5、测试实验研究
注:差值和差比均以计算值为基准测算。
表4可以看出,经修正后的SHGC实测值与计算结果差比在5%以内,具有良好的一致性,则试件的SHGC实测值为0.49。
6、结论
论文对建筑外窗太阳得热系数测试方法的背景、国内外研究现状、测试原理及方法、测试设备开发、测试实验等方面进行了系统而深入的研究,主要结论如下:
1、外窗的太阳得热是建筑能耗的重要组成部分,我国节能标准中已经提出了相应的要求,但是目前国内对整窗太阳得热系数的评价仅有计算方法,亟需对测试方法的研究;
2、国内外进行了大量的太阳得热系数测试方法及测试装置的研究,但未形成统一的、科学的、准确的、标准化的测试方法和测试装置;目前,国际上多个国家已经试图对不同测试方法和测试设备进行总结,拟形成统一的方法;
3、论文对建筑门窗太阳得热系数测试原理和测试方法进行了深入系统的研究,提出了简化测试方法,为测试设备的开发提供了依据;
4、进行了基于人工光源的建筑门窗太阳得热系数测试设备的设计、开发与标定,结果表明,该测试设备基本达到了建筑门窗太阳得热系数测试的要求;
5、典型试件测试实验研究结果表明,测试的数据与理论计算数据具有较高的一致性,表明测试结果具备较高的可靠性。
基于人工光源的建筑门窗太阳得热系数测试方法较为复杂,有关研究尚不成熟,仍需大量工作。论文总结了中国建筑科学研究院的有关研究经验,为国内外相关研究提供了一定的参考。