陽光房的結構要考慮到功能性與安全性互相結合匹配,它主要由主體框架、頂部系統(tǒng)、圍護結構及輔助組件構成。陽光房的頂部結構要考慮兩大因素,即防水與采光。光照充足雖然可滿足室內的采光需求,但是太陽光長時間輻照難免會造成室內氣溫過熱,尤其是在夏季的“蒸籠效應”會讓居住人的舒適性大大降低。開空調制冷和使用通風設施治標不治本,那如何從根源上解決陽光房的“夏熱”?今天我們就來以最核心的頂面采光為話題,以小見大的來測試使用真空玻璃和中空玻璃應用在陽光房采光頂?shù)男阅軐Ρ刃Ч?/p>
一、實驗簡介:
本次對比實驗應用了兩組不同配置的玻璃的數(shù)據(jù)進行對比,如下表所示:
本次實驗使用尺寸大小相同的保溫箱,保溫箱外側包裹了保溫棉增強保溫效果,以減少保溫箱熱量流失。上部用真空和中空玻璃模擬陽光房頂部,內部則是在不同位置使用測溫探頭來測量記錄不同時段溫度的變化,并使用相同的體積的冰袋來模擬制冷的內部環(huán)境(如下圖所示):
(保溫箱內部結構)
(內部使用冰塊模擬制冷裝置)
(實驗設施上方應用兩塊不同配置玻璃)
(測溫探頭分布位置)
如上圖原記錄數(shù)據(jù)所示,真空玻璃和中空玻璃在太陽光輻照實驗中的保溫性能數(shù)據(jù)圖表。實驗數(shù)據(jù)記錄了每20分鐘的溫度讀數(shù),時間從9:31:12開始到16:01:12結束,共記錄21個時間點。
溫度探頭分布如下:
真空玻璃保溫箱:溫度探頭1、3、5、7。
中空玻璃保溫箱:溫度探頭2、4、6、8
(分別對應相同位置的對比:1 vs 2、3 vs 4、5 vs 6、7 vs 8)
二、整體溫度對比
計算每個時間點的真空玻璃平均溫度(真空平均溫度 = (溫度1 + 溫度3 + 溫度5 + 溫度7)/4)和中空玻璃平均溫度(中空平均溫度= (溫度2 + 溫度4 + 溫度6 + 溫度8)/4),并計算差異(真空平均溫度-中空平均溫度);正值表示真空玻璃溫度更高,負值表示中空玻璃溫度更高。
對比結果如下表所示:
整體趨勢分析:從加熱階段(9:31~12:51):中空玻璃平均溫度始終高于真空玻璃,差異從-0.40°C逐漸擴大到-2.53°C(10:51),這表明在相同條件的太陽輻照條件下,中空玻璃升溫更快,真空玻璃由于隔熱性能更好,熱量傳遞較慢,因此溫度上升較緩。
從日照輻射溫度時段來分析(12:51~16:01):中空玻璃平均溫度仍高于真空玻璃,差異可達-2.78°C(14:11),也說明了真空玻璃降溫更慢;
所有位置可顯示真空玻璃保溫優(yōu)勢,尤其在溫度位置7(差異變化較大)。位置5和6因可能更暴露于輻照,但整體趨勢一致;實驗數(shù)據(jù)可靠,但未來可增加重復實驗或控制輻照強度以進一步驗證不同配置玻璃的差異性。
三、結論
在太陽光輻照下,真空玻璃表現(xiàn)出更優(yōu)的隔熱和保溫特性。具體體現(xiàn)為在加熱升溫階段,真空玻璃升溫較慢,平均溫度比中空玻璃低1.0~2.5°C(整體平均差異峰值-2.53°C),表明了真空玻璃的隔熱性能更好;
在太陽輻照降低時和降溫時段,真空玻璃降溫較慢,整體平均溫度下降幅度比中空玻璃小1.35°C,也表明了真空玻璃的保溫性能好;進一步的說明了真空玻璃全實驗過程溫度波動更小,變化幅度減少約8%,可以提供更穩(wěn)定的環(huán)境。
該對比實驗也表現(xiàn)了中空玻璃的局限性和劣勢,比如中空玻璃在加熱階段升溫更快,表明其隔熱性較差,更多太陽熱量傳入內部的環(huán)境;在冷卻階段中空玻璃熱量損失更快,保溫性能不如真空玻璃。真空玻璃更適合應用在陽光房和綠色節(jié)能建筑,能有效減少加熱和冷卻能耗,可以從源頭上更好地解決“夏熱”問題,增加居住舒適性。