寒冷地区电致变色窗节能效果研究

作     者：史开轩 

作者单位：河北工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张伟捷

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：电致变色窗 控制方式优化 建筑能耗 EnergyPlus 建筑节能 

摘      要：电致变色窗是一种新型智能窗,可通过外接电压调节透光率改变颜色,进而选择性地吸收或反射外部热辐射,减少内部热扩散。以此特性电致变色窗可以降低建筑夏季的制冷能耗,提高自然采光和视觉舒适度。为确定电致变色窗在寒冷地区的节能效果,本文联合使用Energy Plus和Simulink软件,构建了一种全新的基于遗传算法的电致变色窗控制阈值优化模型。并对本文使用的建筑模型从总负荷、总耗电量和不同朝向的耗电量进行综合对比分析,总结了不同方向、不同控制方法对应的最佳控制阈值对建筑能耗的影响规律。本文主要结论如下:(1)通过电致变色窗控制阈值优化模型优化后,在不同朝向上不同控制方式有不同的最优设定值,其中:基于室内温度控制?基于室外温度控制和基于入射强度控制在建筑东向上最优的设定值分别为25.66℃,20.34℃和275.92 W/m,其中基于入射强度275.92 W/m控制有最好的节能效果,全年节能0.11 MW.h,约2.2%;在建筑南向上最优的设定值分别为25.98℃,23.77℃和171.10 W/m,其中基于室外温度最优控制值25.98℃有最好的节能效果,全年节能0.19 MW.h,约2.6%;在建筑西向上最优的设定值分别为31.99℃,25.72℃和135.7 W/m,其中基于入射强度最优控制值135.7 W/m有最好的节能效果,全年节能0.23 MW.h,约4.4%;在建筑北向上最优的设定值分别为31.83℃,37.45℃和171.10 W/m,但是全年建筑能耗与静置窗建筑无异。(2)电致变色窗在寒冷地区能达到建筑节能的效果。在建筑的东?南和西向上节能效果明显。在北向上由于太阳入射强度过低,电致变色窗无法产生节能效果。(3)电致变色窗在夏季由于有较高的太阳入射强度,节能效果明显;在冬季,电致变色窗在寒冷地区无法产生节能效果。本文构建的电致变色窗控制阈值优化模型,为电致变色窗控制阈值设计优化提供了实现工具。电致变色窗在寒冷地区节能效果的相关结论对其的现实应用提供了一定帮助。本文的电致变色窗的相关研究对智能窗控制的发展有重要意义。