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作者及研究机构
本研究由Chong Zhang, Wenjie Gang, Jinbo Wang*, Xinhua Xu, Qianzhou Du共同完成，他们均来自华中科技大学建筑环境与能源工程系。研究论文发表在期刊《Energy》上，于2019年出版。

学术背景
本研究的主要科学领域为建筑节能与热性能优化。随着商业建筑中机械通风系统的广泛应用，大量能量被用于加热或冷却新鲜空气，导致能源消耗显著增加。排风系统中蕴含的低品位能量通常被直接排放或通过热回收装置回收利用。然而，现有的热回收装置主要应用于中央空调系统，而排风保温建筑围护结构（exhaust air insulation building envelope）作为一种新型技术，能够利用排风中的冷热能量来减少建筑围护结构的热传递。本研究旨在探讨一种三层玻璃排风窗（triple glazed exhaust-air window, TGEw）的热性能改进效果，并通过数值模拟和实验验证其在实际应用中的节能潜力。

研究流程
研究分为以下几个步骤：
1. 数值模型开发：研究首先提出了一个二维数值模型，用于分析TGEw中的耦合热传递过程。模型将窗口沿垂直方向分为多个等分区域，每个区域包含七个部分，分别代表外层玻璃、通风通道、遮阳装置、内层玻璃等。通过建立能量平衡方程，模拟了各区域的温度分布和热传递过程。
2. 实验验证：为了验证数值模型的准确性，研究团队搭建了一个实验测试平台，测量了TGEw在实际天气条件下的温度分布和排风效率。实验在武汉进行，测试了夏季两天的数据，包括室外温度、太阳辐射、排风流量等参数。
3. 热回收潜力评估：通过实验数据，评估了TGEw的热回收潜力，包括排风带走的热量和排风温度的变化。
4. 热性能改进分析：利用验证后的数值模型，模拟了TGEw在典型年气候条件下的全年热性能，并与传统的三层玻璃窗（triple glazed window, TGw）进行了对比，计算了每小时和累计的冷热负荷。

主要结果
1. 数值模型验证：实验结果表明，二维简化模型能够较好地模拟TGEw的温度分布和排风效率。内层玻璃温度的最大偏差小于0.4°C，排风温度的最大偏差为1.35°C，主要由于遮阳装置的太阳吸收率在模拟中被高估。
2. 热回收潜力：在夏季，排风能够有效带走窗口积累的热量，最大排风带走热量达到80.4W。排风温度增量与室外-室内温差呈线性关系，夜间最大温度增量为4.1°C，白天在强太阳辐射下最大温度增量达到12.6°C。
3. 热性能改进：与传统TGw相比，TGEw在夏季和冬季的峰值冷热负荷分别减少了16.3%和50.9%。全年累计冷负荷减少了25.3%，累计热负荷减少了50.1%。这表明TGEw能够显著减少通过窗口的热传递，降低建筑的冷热负荷。

结论
TGEw通过利用排风中的低品位能量，有效减少了建筑围护结构的热传递，从而降低了建筑的冷热负荷。其适用于安装新风系统的建筑，并具有潜在的节能效果。此外，TGEw能够减少空调系统的峰值负荷，降低初期投资成本，并为室内提供更好的热舒适性。然而，TGEw的应用可能会减少传统热回收装置的节能潜力，因此需要进一步研究其与传统热回收系统的对比。

研究亮点
1. 创新性设计：TGEw通过切换夏季和冬季的运行模式，实现了排风在窗口内的有效利用。
2. 实验与数值模拟结合：研究通过实验验证了数值模型的准确性，为后续的模拟分析提供了可靠基础。
3. 显著节能效果：TGEw在全年冷热负荷方面的显著减少，展示了其在建筑节能中的巨大潜力。

其他有价值内容
研究还指出，TGEw的性能受室外天气条件的影响较大，特别是在强太阳辐射下，排风温度增量显著增加。此外，研究提出了通过优化遮阳装置的角度或材料反射率来进一步提高TGEw性能的可能性。