建筑外窗對建筑節(jié)能影響的分析

1、1我國炎熱地區(qū)外窗性能對建筑節(jié)能影響的分析黃夏東（福建省建筑科學(xué)研究院350025）[提要提要]本文通過計算機(jī)動態(tài)模擬技術(shù)分析了我國炎熱地區(qū)建筑外窗對室內(nèi)熱環(huán)境的影響，提出炎熱地區(qū)節(jié)能窗選擇的建議。[關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞]外窗，室內(nèi)熱環(huán)境，建筑節(jié)能。TheinfluenceofbuildingouterdoswindowstheirglassonenergyefficiencyinbuidingsHuangxiadong（Fujianacade

2、myofbuildingresearch350025）AbstractThispaperanalyzedtheexternalwindow’seffectonindothermalenvironmentofresidentialbuildingsinchinahousummerzonebydynamicsimulationtechnologyofcomputerputfmardtheproposalfoptionofsavingwndo

3、ws.Keywdsexternalwindowindothermalenvironmentenergyefficicecyofresidentialbuildings.普通窗戶的保溫隔熱性能比外墻差得多，夏季白天通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱隨窗面積增大而增大。在炎熱地區(qū)（即夏熱冬暖地區(qū)）居住建筑總能耗中，空調(diào)能耗占了主要部分，因此，我們尤要注意外窗性能對建筑能耗和節(jié)能的影響。本文通過計算機(jī)動態(tài)模擬技術(shù)，計算分析了炎熱地區(qū)典型城市建筑外窗

4、對室內(nèi)熱環(huán)境的影響，表明該地區(qū)通過外窗進(jìn)入室內(nèi)的熱量（包括溫差得熱和輻射得熱）占室內(nèi)總得熱量的相當(dāng)大部分，成為影響夏季空調(diào)負(fù)荷的主要因素，是建筑節(jié)能的關(guān)鍵；建筑使用各種不同類型的節(jié)能窗產(chǎn)品，如斷熱鋁合金窗、PVC塑料窗、熱反射鍍膜玻璃窗、透明中空玻璃窗和LOWE中空玻璃窗等，使得夏季通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射得熱和溫差得熱不同程度地降低，起到了節(jié)能作用。本文同時提出炎熱地區(qū)選擇外窗的看法和建議。1計算機(jī)動態(tài)模擬分析對象和計算條件計算機(jī)動

5、態(tài)模擬分析對象和計算條件1.11.1計算機(jī)動態(tài)模擬軟件和計算條件選取計算機(jī)動態(tài)模擬軟件和計算條件選取1.1.1本文利用熱反應(yīng)系數(shù)法建立了模擬單間建筑動態(tài)數(shù)學(xué)模型，并編制成計算機(jī)模擬程序－STCP。編制程序時考慮了窗的遮陽系數(shù)和通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射得熱。使用該程序主要研究夏季外窗對房間能耗和節(jié)能的影響。為使問題具有普遍性，本文選擇炎熱地區(qū)常規(guī)的住宅房間(位于頂層的最西邊)為研究對象，如圖1所示。該房間屋頂為砼板加隔熱層結(jié)構(gòu)，傳熱系數(shù)

6、K＝1.82wm2k；東、西、南、北墻為190mm粘土空心磚墻，其中：外墻K＝1.82wm2k，內(nèi)隔墻K＝1.60wm2k；地板為砼板結(jié)構(gòu)，K＝3.10wm2k。室溫設(shè)定tn＝260.5℃。假設(shè)房間無人居住、不使用電器和無空調(diào)新風(fēng)，換氣次數(shù)n＝1.0次h?？照{(diào)機(jī)備注：層高3.0m南窗圖1房間平面圖房間平面圖3透明中空玻璃鋁窗占38.2%。當(dāng)CZ=0.6時，以上三種窗型得熱占房間總得熱分別提高到60.1%、58.8%和54.6%。2.1.

7、2隨著窗面積(窗墻面積比)增大，通過窗得熱急劇增加，空調(diào)冷負(fù)荷也隨之急劇增加。如南向窗墻面積比Cz從0.327增加到0.6，鋁合金窗房間冷負(fù)荷增加32.4%，PVC塑料窗房間冷負(fù)荷增加30.1%，熱反射鍍膜玻璃鋁窗房間冷負(fù)荷增加24%。Cz增加到1.0，上述窗型房間冷負(fù)荷分別增加74.8%、71%和60.1%.2.1.3通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的熱量，包括室內(nèi)外溫差得熱和太陽輻射得熱兩部分，而太陽輻射得熱是窗的總得熱的主要部份，如南向窗墻面積比

8、Cz＝0.327時，普通鋁合金窗太陽輻射得熱是溫差傳熱得熱的3.1倍，PVC塑料窗太陽輻射得熱是溫差傳熱得熱4.3倍，熱反射鍍膜玻璃鋁窗太陽輻射得熱是溫差傳熱得熱1.9倍。2.1.4使用節(jié)能窗能不同程度降低室內(nèi)冷負(fù)荷，尤其使用熱反射鍍膜玻璃窗和Low—E中空玻璃窗，與使用普通鋁合金窗相比，冷負(fù)荷降低較多。如№3窗（熱反射鍍玻璃鋁窗）降低了12.4%，№8窗（LowE中空玻璃鋁窗）降低了21.9%。2.1.5Low—E中空玻璃鋁窗，由于它

9、具有很低的遮陽系數(shù)和傳熱系數(shù)，是高性能節(jié)能窗；其次是熱反射鍍膜玻璃窗，盡管它傳熱系數(shù)同普通鋁窗相同，但它的遮陽系數(shù)較低，節(jié)能效果僅次于Low—E玻璃窗；透明中空玻璃鋁窗性能居中；PVC塑料窗抵御太陽輻射得熱能力同鋁窗一樣，但它傳熱系數(shù)低一些，因此節(jié)能效果稍勝鋁窗，但比前三種節(jié)能窗型均差。2.1.6表4給出了在不同南向窗墻面積比時，采用不同窗型房間的冷負(fù)荷變化、房間冷負(fù)荷q0與南向窗墻面積比CZ關(guān)系式。經(jīng)分析，q0與CZ有很好的線性關(guān)系，

10、相關(guān)系數(shù)均在0.9896以上。表4q0與CZ關(guān)系表關(guān)系表房間冷負(fù)荷q0Wm2q0與CZ關(guān)系窗型CZ=0.327CZ=0.455CZ=0.6CZ=0.788CZ=1.0關(guān)系式相關(guān)系數(shù)R№146.152.660.770.080.6q0=29.429＋51.374CZ0.9998№244.550.657.966.776.1q0=29.281＋47.128CZ0.9997№340.445.250.156.664.7q0=28.72＋35.773

11、CZ0.9997№542.648.654.962.270.9q0=29.414＋41.681CZ0.9995№641.648.354.660.767.9q0=30.325＋38.321CZ0.9951№836.038.141.346.449.7q0=28.825＋21.253CZ0.9957№935.137.339.544.646.7q0=29.154＋18.116C20.98962.22.2外窗對整幢建筑物的能耗和節(jié)能影響外窗對整幢建