Bài viết nghiên cứu về các cơ chế hoạt động của các loại kiến trúc cửa sổ với tác động của bức xạ mặt trời. Tác giả sử dụng công cụ mô phỏng số ANSYS và WINDOW giúp định lượng sự khác biệt giữa các kiến trúc này trong việc giảm bức xạ mặt trời, và cho thấy rằng có thể vận hành các quy trình mô phỏng tương tự cho cả hai phần mềm trong cùng điều kiện biên nhiệt độ. Mời các bạn cùng tham khảo!
TẠP CHÍ KINH TÉ - CƠNG NGHIỆP Số 26 - Tháng 01/2021 PHÂN TÍCH HIỆU QUẢ GIẢM NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ MẶT TRỜI CỦA KÍNH KẾT HỢP VỚI PHIM DÁN KÍNH CÁCH NHIỆT Analysis of the solar energy reduction efficiency of glasses combined with isolation glass films PGS.TS Trương Tích Thiện', Huỳnh Công Trư Bộ môn Cơ kỳ thuật, Khoa Khoa học ứng dụng,Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TPHCM , Việt Nam tttruong@hcmut.edu.vn Học viên Cao học Trường Đại học Kinh tế Công nghiệp Long An, Long An, Việt Nam truhuynhcong@gmail.com Tóm tắt — Bài báo nghiên cứu chế hoạt động loại kiến trúc cửa sổ với tác động xạ mặt trời Tác giả sử dụng công cụ mô số ANSYS WINDOW giúp định lượng khác biệt kiến trúc việc giảm xạ mặt trời, cho thây có thê vận hành quy trình mơ tương tự cho hai phần mềm điều kiện biên nhiệt độ Kêt mô chi rằng, môi trường, thư viện khả ANSYS đóng góp nhiêu nghiên cứu vê trường nhiệt độ phân bố Mặt khác, WINDOW cung câp khả trên, lợi đáng kể WINDOW đánh giá cách đầy đủ hệ sô quang học sản phàm kiến trúc cửa sổ khác Bài báo khai thác nhu cầu lựa chọn phim phù hợp cho kiên trúc cửa sô thiết kế cơng cụ ANSYS WINDOW có thề giúp đưa định nhằm dự đoán tính chât quang học sản phẩm Người dùng chọn sản phẩm phù hợp cho yêu câu cụ thê Abstract — The paper has done research on the mechanism of action of different types of window architectures with the impact of solar radiation The author used digital simulation tools ANSYS and WINDOW to help quantify the difference between these architectures in reducing solar radiation, and showed that it is possible to operate similar simulation procedures for both soft wares under the same temperature range conditions The simulation results have shown that the environment, libraries and capabilities of ANSYS contribute greatly to the study of temperature distribution fields On the other hand, although WINDOW also provides the same capabilities as above, but the significant advantage is that WINDOW can more fully evaluate the optical coefficients of different window architecture products The paper explores the need to select the right film for a window architecture when designing, and ANSYS and WINDOW tools can help make decisions in order to predict optical properties of the product Users can choose suitable products for specific requirements Từ khóa — Bức xạ mặt trời, phim dán cừa sổ, solar radiation, window film, ANSYS Giới thiệu Cùng với phát triển kinh tế xã hội, điều kiện sống người ngày cải thiện, nhu cầu có mơi trường khơng khí tiện nghi nhà phù hợp với điêu kiện sông, nghỉ ngơi làm việc cho người đòi hỏi tất yếu mùa hè, công trình, điêu kiện tiện nghi người liên quan đến nhiệt độ xạ mặt trời tác động Để thỏa mãn điều kiện tiện nghi Việt Nam nay, thường sử dụng cơng nghệ điêu hịa khơng khí đê làm lạnh mơi trường khơng khí nhà Tuy nhiên, dùng cơng nghệ điều hịa nhiệt độ mà khơng có kết cấu bao che cách nhiệt kính nhiều lớp kết hợp với phim dán chơng xạ mặt trời loại cơng trình tác động dịng xạ mặt ười mạnh mùa hè, yêu cầu hệ thống điều hòa khơng khí phải có cơng suất làm lạnh đủ lớn, dẫn đến chi phí vận hành tăng Những vấn đề liên quan đến việc nghiên cứu tác động xạ nhiệt mặt trời lên kết cấu cung thực Việt Nam, kể số nghiên cứu điển Nguyễn Thế Bảo Lê Chung Phúc [3] xây dựng chương trình tính tốn xạ mặt trời theo từ số liệu xạ mặt trời trung bình tháng, hay Nguyễn Đức Lượng cộng [4] ứng dụng bím để mơ lượng nhiệt xạ mặt trời tác động lên tịa nhà văn phịng thành phơ Hà Nội 91 TẠP CHÍ KỈNH TÉ - CƠNG NGHIỆP Số 26 - Tháng 01/2021 Việc lựa chọn kính phim dán cho cơng trình họp lý khơng đảm bảo điều kiện tiện nghi mà cịn góp phần quan trọng việc tiết kiệm lượng suốt trình sừ dụng cơng trình Do vậy, đê tài phân tích hiệu làm giảm lượng xạ mặt trời kính kêt hợp với phim dán kính cách nhiệt nhằm tiết kiệm lượng sử dụng để làm mát tịa nhà có ý nghĩa thực tiễn Việt Nam Cơ sờ lý thuyết 2.1 Hệ sổ u Hệ số u cách tiêu chuẩn để định lượng giá trị cách nhiệt Nó chi tốc độ dòng nhiệt qua kiến trúc cửa sổ Hệ số u tồng hệ số truyền nhiệt hệ thống kiến trúc cửa sổ, tính w/m2oc, bao gôm truỵên nhiệt, đôi lưu truyền nhiệt cho tập họp điều kiện môi trường nhât định Hệ sơ u vật liệu nhỏ tốc độ dịng nhiệt thấp _ [s(í/z * Af) + m * Ac) + S(í7d * Ad)] Uf — — -^p/ Trong đó: ut - tổng hệ số u kiến trúc cửa sổ (W/m2K); Apf - Khu vực chiếu dự kiến, m2; Uf - Hệ sơ u khung (W/m2K); Af - Diện tích khung, nr; Uc - Hệ số chừ u trung tâm (W/nrK); Ac - Khu vực trung tâm kính, m2; ud - Bộ chia hệ số u (W/nrK); Ad - Diện tích kính, m2 2.2 Hệ sổ tăng nhiệt mặt trời (SHGC) Hệ số tăng nhiệt mặt trời (SHGC) thề mức tăng nhiệt mặt trời thông qua xạ mặt trời truyền tới: e„r.c - \z(SHGCf * Af} + ĩ.(SHGCc * Ac) + l(SHGCd * Ad)] ỏ ri U c t — - — - -— - ^p/ Trong đó: SHGCt - tổng sản phẩm SHGC (W/m2K); Apf - diện tích chiếu, m2; SHGCf khung SHGC (W/m2K); Af - Diện tích khung, m2; SHGCc -trung tâm SHGC (W/m2K); Ac Khu vực trung tâm kính, m2; SHGCd - Bộ chia SHGC (W/m2K); Ad - Diện tích kính, m2 2.3 Độ sảng truyền qua cửa sổ Độ sáng truyền qua cửa sổ yếu tố quan trọng việc cung cấp ánh sáng ban ngày, tầm nhìn, việc kiểm sốt ánh sáng chói: T1 _ [E(7’vis/ * Af) + S(Tvisc * Ac) + £(Tvisd * Ad)] VlSt — - - -■^p/ Với: Tvist - tổng truyền sản phẩm nhìn thấy (W/m2K); Apf - Khu vực chiếu dự kiên, m2; TviSf - Truyên qua khung nhìn thấy (W/m2K); Af - Diện tích khung, m2; Tvisc - Độ trun qua trung tâm có thê nhìn thấy (W7m2K); Ac - Khu vực trung tâm kính, m2; Tvisd - Bộ chia tín hiệu nhìn thấy (W/m2K); Ad - Diện tích chia, m2 Mơ hình kết 3.1 Mô trường nhiệt độ lớp xạ mặt trời tác động Xét mơ hình cửa sổ với hai lớp kính 1200x1500 (mm) Các kính cửa sổ dày 10 mm Khoảng trông hai lớp kính 12,7 mm lấp đầy khí Argon Để đơn giản hóa mơ hình truyện nhiệt, điêu kiện trạng thái ôn định chọn Đối với mục đích nghiên cứu này, hệ sơ trun nhiệt đội lưu tự nhiên xem xét cho điều kiện mơi trường ngồi trời nhà Dựa kết thực tế có sằn, hệ số truyền nhiệt đối lưu cho nội thất 92 sổ 26 - Tháng 01/2021 TẠP CHÍ KỈNH TÉ - CƠNG NGHIỆP xem xét với giá trị 9W/m2oC; giá trị trung bình nhiệt độ khơng khí bên coi 22°c độ phát xạ kính 0,84 (không thứ nguyên) Nhiệt độ không gian kính coi 24,6°c trung bình nhiệt độ bên bên ngồi, hệ sơ đôi lưu cac be mặt gia định ĩ,36W/m2oC Các thông số đầu vào điều kiện biên xem xét theo tiêu chuấn ASHRAE 2017 (phiên Sl) QCVN 02:20Ọ9/BXD, tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia, đo Trạm đo lương Tân Sơn Nhất, Thành phố Hồ Chí Minh Bài báo tiến hành mơ trường nhiệt độ phân bố kính nhiêu lớp có ánh sáng mặt trời truyên qua hai trường hợp có phim dán khơng có phim dán Hai cơng cụ mô sô lựa chọn đê thực mô phần mềm ANSYS WINDOW kết mô nhiệt độ theo thời gian so sánh với Hình Thiết lập điều kiện biên vật liệu ANSYS Glass Value Property Symbol Thermal Conductivity k 1.4 p 2500 Density Specific Heat Cp 750 Units Wm-lC-1 Kg m-3 J Kg-1 c-l Aluminium Property Symbol Value Units Thermal Conductivity Wm-lC-1 k 237.5 Density p 2689 Specific Heat Cp 951 Kg m-3 J Kg-1 c-l Hình Kết quà nhiệt độ theo tháng FIXED-PICTURE Mean Outside Temperature - ANSYS w/th Film ANSYS applied Film WINDOW w/th Film WINDOW applied Film Trong trường hợp nhiệt độ, dễ dàng nhận nhiệt độ bề mặt bên hệ thống kiến trúc cửa sổ giảm so với nhiệt độ mơi trường bên ngồi (khoảng 12,91%) Lăp đặt phim dám cửa sổ làm giảm nhiệt độ, khoảng - độ c Nhiệt độ bên giảm 4.688 °C Đối với việc làm giảm xạ nhiệt, xạ nhiệt giảm 25% Do đó, kiện tiức cửa sơ có phim dan tăng nhiều hiệu cách nhiệt giữ nguyên thiêt kê ban đâu tòa nhà 93 3.2 Đánh giá hệ số quang học có khơng có phim dán kính Tiêp theo, phần mềm WINDOW sử dụng để đánh giá hệ số quang học có khơng có phim dán kính Bảng I cho thấy so sanh thuộc tính quang học đánh gia qua cac loại kien true cưa sô có khơng có phim dán Dựa điều kiện mơi trường, kính coi loại kính nguyên khối Saint - Goban sử dụng phổ biến (NFRC 21025 21431) Thư viện vật liệu thủy tinh WINDOW 7.4 mang đến khả mô tả loại khung cho kiến trúc cửa sổ công nghiệp xác nhận ASHRAE / LBNL, với loại vật liệu, phạm vi kích thước Đối với mục đích nghiên cứu này, khung nhơm cách nhiệt chọn Để xem đặc diem cua khung cua cửa sô, nhâp vào thành phân khung thông tin hiển thị hộp nhóm ben phai phía Thông tin từ Thư viện khung Phim dán cửa sổ lựa chọn từ nhà sản xuất tiếng giới như: 3M Corporation; Madico Inc; Hanita Coatings; Erickson International LLC; Dalian Allied Nanotech Co.Ltd; Eastman Chemical Company,’ Global Window Films 94 Số 26 - Tháng 01/2021 TẠP CHÍ KINH TẺ - CƠNG NGHIỆP Hĩnh Hệ thống kỉnh dán phim _ ffl W7.4 - GI azi n g System Li bfa ry (CẠU sers\pu b I i c\LBN L\WI N DOW7.4\W7 m d b) File Edit ITb: Libraries HI Record Tools Help View X Ha e I