建筑外窗对建筑节能影响及分析.docx

我国炎热地区外窗性能对建筑节能影响的分析

黄夏东（福建省建筑科学研究院350025）
[提要]本文通过计算机动态模拟技术分析了我国炎热地区建筑外窗对室内热环境的影响，提出炎热地区节能窗选择的建议。
[关键词]外窗，室内热环境，建筑节能。
Theinfluenceofbuildingouterdoorsandwindowsandtheirglass
onenergyefficiencyinbuidings
Huangxiadong（Fujianacademyofbuildingresearch350025）
AbstractThispaperanalyzedtheexternalwindow’seffectonindoorthermalenvironmentofresidentialbuildingsinchinahousummerzonebydynamicsimulationtechnologyofcomputer,putformardtheproposalforoptionofsavingwndows.
Keywordsexternalwindow,indoorthermalenvironment,energyefficicecyofresidentialbuildings.

普通窗户的保温隔热性能比外墙差得多，夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热随窗面积增大而增大。在炎热地区（即夏热冬暖地区）居住建筑总能耗中，空调能耗占了主要部分，因此，我们尤要注意外窗性能对建筑能耗和节能的影响。
本文通过计算机动态模拟技术，计算分析了炎热地区典型城市建筑外窗对室内热环境的影响，表明该地区通过外窗进入室内的热量（包括温差得热和辐射得热）占室内总得热量的相当大部分，成为影响夏季空调负荷的主要因素，是建筑节能的关键；建筑使用各种不同类型的节能窗产品，如断热铝合金窗、PVC塑料窗、热反射镀膜玻璃窗、透明中空玻璃窗和LOW-E中空玻璃窗等，使得夏季通过窗户进入室内的太阳辐射得热和温差得热不同程度地降低，起到了节能作用。本文同时提出炎热地区选择外窗的看法和建议。
1计算机动态模拟分析对象和计算条件
1.1计算机动态模拟软件和计算条件选取
1.1.1本文利用热反应系数法建立了模拟单间建筑动态数学模型，并编制成计算机模拟程序－STCP。编制程序时考虑了窗的遮阳系数和通过窗户进入室内的太阳辐射得热。使用该程序主要研究夏季外窗对房间能耗和节能的影响。
图1房间平面图

为使问题具有普遍性，本文选择炎热地区常规的住宅房间(位于顶层的最西边)为研究对象，如图1所示。该房间屋顶为砼板加隔热层结构，传热系数K＝1.82w/m2·k；东、西、南、北墙为190mm粘土空心砖墙，其中：外墙K＝1.82w/m2·k，内隔墙K＝1.60w/m2·k；地板为砼板结构，K＝3.10w/m2·k。
室温设定tn＝26±0.5℃。假设房间无人居住、不使用电器和无空调新风，换气次数n＝1.0次/h。
气象数据选取炎热地区福州市1983年8月1日～5日逐时的气温、相对湿度、水平太阳辐射值(直射和散射)、风速和地表温度。8月5日这一天，最高气温ta=36℃，水平太阳辐射日总量Ih=2.39kJ/cm2,平均风速V=2.4m/s,具有代表性。
在选择不同节能窗型和不同窗墙面积比条件
下，模拟计算分析房间得热和空调冷负荷变化。本文设定普通5mm厚透明玻璃铝合金窗（传热系
数K＝6.0w/（m2·k），遮阳系数SC＝0.9，详见表3）作为基准窗型，窗户基本尺寸变化列于表1。
表1窗户基本尺寸变化（单位m）
窗尺寸
高×宽

寸
(高x宽)m窗墙面
积比Cz0.3270.4550.60.7881.01.1.2本文用美国老伦斯伯克力国家实验室开发的DOE－2软件，对炎热地区一座六层建筑物进行了计算分析，主要研究外窗对整幢建筑物的能耗和节能影响。本文假设把该建筑物是否采取节能措施分别定义为基础建筑物和节能建筑物，条件见表2。
1.2取9种窗型作为计算对象，窗型编号为№1，№2，№3，№4，№5，№6，№7，№8，№9，其性能见表3。№1为基准窗，№2～№9为节能窗。
表2基础建筑与节能建筑指标
基础建筑物节能建筑物屋顶传热系数K＝1.8传热系数K＝1.0外墙
传热系数K＝2.47
（180mm粘土实心砖）K＝2.0和1.5分别为240mm粘土实心砖和加保温层240mm粘土空心砖采暖设备EER=1.0EER=2.2空调设备EER=1.5EER=2.7室内温度夏季26℃，冬季16℃夏季26℃，冬季16℃外窗
传热系数普通铝合金窗K＝6.0（w/m2•k）SC=0.9各种节能窗型注：本表中传热系数K单位为（w/m2•k）1.3在用DOE-2软件分析中我们定义了居住建筑综合窗墙比CZ参数，即居住建筑