生的节能情况和光热环境。实验设施由两个相邻，结构、材料﹑布置几乎完全相同的会议室组成。每一个会议室为5.7 m(宽)×5.8 m(深)x3 m(高),南向窗户5.7 m(宽)x3 m(高)。窗户尽量不被遮挡。其中东边的会议室(房间A)安装电致变色玻璃(SAGEglass , Saint-Gobain Group),可见光透过率调节范围为59%~1%。西边的会议室(房间B安装Low-e玻璃和内遮阳帘。在这个测试中,房间A为实验组,房间B为对照组。2个会议室的室内布置如图1所示。图1(a)是房间A上午11:30拍摄的照片。图1(b)是2个房间的平面布局图。房间玻璃墙一面,由三排四列共12块大小几乎相等的玻璃构成。房间A中,电致变色玻璃上.中、下每一排由相同的控制器调节玻璃状态。
自动记录类数据的收集从2014年5月1日开始。手持式仪器的数据采集和实验分阶段进行。测试期间,2个房间都为正常使用状态.使用者可以对房间A的电致变色玻璃、房间B的内遮阳帘,以及2个房间的灯光开关进行调节。其中电致变色玻璃的调节分四档，1、2、3、4档玻璃光谱透过率分别为59%、18%.6%、1%。如果不对其进行调节,玻璃处于自动控制模式。
实验的测试数据包括室内外干球温度和相对湿度、室外辐照度、室内照度﹑壁温、玻璃温度、室内黑球温度、照明能耗以及电致变色玻璃控制系统。
气象数据每1 min记录1次。在实验台会议室的屋顶搭建了小型的气象站,用来监测记录太阳辐照度、室外干球温度和相对湿度。
室内空气温度﹑相对湿度和照度每 15 min记录1次(HOBO U12-012,+0.35℃,￥2.5%)。
墙壁和玻璃的内外表面温度使用铂电阻温度传感器,每 15 min记录1次(WZY W-1,土0.3℃)。
照明能耗使用单相电力能量记录表,每75 s 记录1次(DDSD-113,分辨率0.001 kW·h)。
2实验结果与分析
数据采用对比分析2个会议室的方法,围绕电致变色玻璃使用期间对室内光热环境的影响,以及会议室使用者对其的评价。具体包括电致变色玻璃对室内照度的影响,非空调工况下对室内空气温度、各壁面温度﹑黑球温度及操作温度产生的效果等。
2.1电致变色玻璃对室内温度环境的影响
选取测试期间非空调工况下3个典型天气分析，天气分别为晴(D1)、多云转阴(D2)、阴(D3),3 d的室外气象参数如表1所示。
图2为3种天空状况下房间A和房间B的围护结构温度在1d中的变化情况。从图2可以看出,房间各内壁面温度比较接近,而与玻璃温度有明显差异。同时,各内壁面温度1 d中的波动较小,而玻璃温度发生剧烈的波动。主要是由于玻璃的比热容小,同时，得到更多的太阳直射辐射得热。
对比图2中(a).(b).(c)3图可以发现,3种天气状
车专阴,辐照度降低,不仅玻璃和墙壁温度不同程度地
科
降低,而且波动变缓,房间三面墙壁的温度差异性也
A和房间B可以发现,晴天时电致变色玻璃可以相对显著地降低玻璃温度和墙壁温度,并且使墙壁间温度
差异性降低。而多云天和阴天时,这种效果不明显。
为了直接反应房间围护结构温度对室内温度环境的影响,图 3(a).(b)、(c)3图对比了3种天气状况下房间A和房间B的黑球温度差异及其在1 d中的变化。图3(a)看出,各种天气下,2个房间的黑球温度波动趋势大致相同。晴天时,房间A的黑球温度明显低于房间B的黑球温度,且晌午时效果更明显。进一步分析发现,10:00-16:00期间,电致变色玻璃平均可降低黑球温度2.03℃;11:00-14:30期间,平均可减低黑球温度2.19℃。同时,房间A的黑球温度波动更平稳。图 3(b)、3(c)显示,多云转阴和阴天时,2个房间的黑球温度按照相同的规律波动,且数值接近。说明晴天时电致变色玻璃的实用效果明显,且一定程度上起到了跟多云天相似的遮挡太阳辐射的效果。
为了评价黑球温度对人体热舒适的影响,采用平均辐射温度t,和操作温度t。两个描述黑球温度热舒适的指标。其中平均辐射温度和黑球温度直接相关，操作温度则反映了环境空气温度和平均辐射温度的综合作用。计算并统计2房间3种天空状况下工作时间(8:00-17:00)的操作温度,结果如表2。
根据现行标准ASHRAE55——2010圆中规定的操作温度舒适区范围,选这个季节衣服典型热阻0.7 clo,不考虑空气相对湿度,舒适的操作温度范围(90%的满意率为舒适范围)为23.66~27.54 ℃。2房间3种天空状况下操作温度落在舒适区的百分率见表2。对比房间B的三组数据,发现随着天空由晴转阴,操作温度舒适度提高。其中多云转阴和阴天比较舒适,而晴天时操作温度显著不舒适。对比房间A和房间B,晴天时,房间A的电致变色玻璃可以使操作温度全部落于舒适区,完全弥补了该天空状况下普通玻璃对室内操作温度舒适性的影响。
2.2电致变色玻璃对室内照度环境的影响
选取测试期间两个典型晴天D4(2014-07-29)、D5(2014-07-30)的照度数据进行分析。如图3所示;第一行是D4的数据,第二行是D5的数据。图4(a)是1 d中照度随时间变化曲线图,图4(b)是1 d中照度的频率分布折线图。
从图4(a)可以看出,1d中房间B的照度明显高于房间A。同时发现,房间A的照度变化很平缓,分布于400 lx ;而房间B的照度变化较大。说明电致变色玻璃通过调节可见光透过率,很好地控制了室内照度水平。中午11:00-13:00时,房间B的照度有所降低,可能因为会议室有人占用且使用者拉下了内遮阳帘。
2001年,Escuyer和 Fontoynont的研究结果显示，用电脑工作的人,喜好的照度水平是100~300 lx,对于较少使用电脑工作的人,最喜欢的照度是300~600 1x%。考虑到100 lkx 的水平照度偏低,选择照度范围200~600 lx 为本研究的照度舒适度范围。统计结果如表3所示。
从表3可见,房间A的照度均值在300 lx左右，房间B的照度均值为800 lx 多。同时,房间A的照度标准差远小于房间B,说明电致变色玻璃使室内光环境更稳定。还可以看出,电致变色玻璃提高照度落于舒适区范围近3倍,也显著提高了办公建筑光环境舒适度。
3结论
通过对比,分析了电致变色玻璃对办公建筑会议室内光﹑热环境的影响。得到如下结论:
(⑴晴天时电致变色玻璃可以相对显著地降低玻璃温度和墙壁温度,并且使墙壁间温度差异性降低。
10:00-16:00期间,平均可降低室内黑球温度2.03℃。玻璃和墙壁的温差降低,也可减低室内辐射温度不对称度。在上海一个典型的秋季非空调工况,可以提高操作温度舒适率66.06%。对室内热环境起到显著的改善效果。
而在多云天和阴天,电致变色玻璃对室内热环境的改善效果不明显。因为多云天和阴天,天空辐照度降低,室内辐射温度环境相对较好,电致变色玻璃的作用不显著。
(2)晴天时电致变色玻璃可以显著提高室内光环境稳定性。同时,它使照度水平落于舒适区的范围提高了近3倍,显著挺高了办公建筑光环境舒适性。
light and Thermal Control Performance of Electrochromic Windows
in a Meeting Room
LI Zheng-rong,JU Jun-ling
(Mechanical and Energy Engineering College, Tongji University, Shanghai 200092,China)
Abstract: Electrochromie(EC)uindous are initiated at a window syste ms test bedin Minhang, Shanghai.The new fucility consists of tuo same meeting rooms uith entire-area uindowus that face south.In one room,EC windows uith a visible transmitance 'To range of 0.01~0.59 were installed. In the other room,Low-eglass windous were installed. There were inside shades installed in both rooms.The study analyses theperformance of ele ctrochromic uindous in daylighting and thermal enuironment control. It also comparesthe effects uith Lou-e glass uwindows and inside shade.The results show that electrochromic windous canprovide more uniform, stable and comfortable indoor thermal enuironment when it is not in air conditioningcondition.What 's more, electrochromic uindous can control indoor illumination within a certain range,uwhich is especially suitable for the office building.
Keywords: electrochromic windows; office building, daylighting; operating temperature
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