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1、广州地区办公楼建筑窗户节能研究模拟方公布日期：2009-01-08方案适用：办公楼建筑窗户节能研特点优势：针对目前常用的24种.信息分类：节能节材方案附件下载：办公楼建筑规模大，室内人数多，照明量大，内部发热量很大。在空调供冷期中，白天上述内部发热量蓄积于围护结构内，夜里室外气温下降，希望热量向外排得越快越好；在过渡季节，内部发热量的自然排放受阻也会使供冷时间延长。因此，在不考虑供暖、夏热期又较长的广州地区，办公楼建筑围护结构的保温隔热与放热的平衡问题尤为重要。窗户作为围护结构保温隔热的薄弱部位，其处理就较为复杂。一方面，应把外窗视为放热与减少办公室照明负荷的部位，不宜过分绝热与过分减小面积；
2、另一方面，若不考虑窗户的绝热，夏季又会由窗户向室内侵入大量的热量(包含太阳直射得热)，从而增大供冷负荷，影响室内热舒适度口。因此，务必根据该地区的气候特点与办公楼建筑的负荷特点，时外窗进行适度的节能设计。本文针对广州地区办公楼建筑的特点，利用美国能源部开发的DOEH软件进行建筑物全年的能耗计算，对模拟计算的结果分析比较，得出了该地区办公楼建筑外窗节能设计的一些结论。2建筑模型及计算方法选择1.1 建筑模型表1建筑模型围护结构要紧材料及热工性能表单位：W/(m2?K)构件名称外墙内墙楼底地面屋面楼板要紧材料钢筋混凝土+聚苯板内隔热层加气混凝混凝土空气层+水泥炉渣+空心楼板+聚苯板隔热层钢筋混凝土
3、传热系数K0.922.691.020.912.582. 2计算基本条件3模拟与分析3.1模拟方案及计算结果窗户结构与遮阳措施方案及其模拟计算结果见表2。表中，方案13旨在比较相同节能外围护结构条件下，窗户传热系数对建筑能耗的影响，在计算时，窗户遮蔽系数SC均取值为0.9：方案425代表单层铝合金普通玻璃窗使用不一致遮阳方式的计算方案，旨在比较不一致遮阳方式在空调季的节能效果。其中，方案1为基础能耗，各方案的节能率是以方案1为基准算出的。节能率计算公式如下：节能率=节能方案耗冷量一基础方案耗冷量基础方案耗冷量100%表2模拟方案及计算结果方案编号窗户节能方案内容年耗冷量（kWhm2）年耗电量（k
4、Whm2）节能率（%）1单层普通铝合金窗，松6.4W（m2?K）55.0915.7402PVC框单层透明玻璃窗，三4.7W（m27K）55.9916.001.633铝合金框双层透明玻璃，K=2.3W/（m2?K）?K）59.0316.867.154浅色布帘活动内遮阳，SC=O.5241.3111.80-25.015中间色布帘活动内遮阳，SC=O.6244.0312.58-20.086热反射镀膜（银色）遮阳，SC=O.2324.757.07-55.077Low-E镀膜（低SC值）遮阳，SC=O.3529.708.48-46.098Low-E镀膜（中SC值）遮阳,SC=O.4634.469.85-
5、37.459Low-E镀膜（高5T值）遮阳，SC=O.640.7811.65-25.9810铝制百页卷帘活动外遮阳，透射率=0.0929.138.32-47.1211木制百页卷帘活动外遮阳，透射率=0.1220.996.00-61.9012水平固定外遮阳，挑出0.5m透射率=0.3551.8014.80-5.9713透射率=0.754.1915.48-1.6314水平固定外遮阳，挑出1.5m,透射率透射率=0.3546.9313.41-14.8115透射率=0.751.8614.82-5.8616垂直固定外遮阳（突出墙面0.5m）透射率=0.3552.3614.96-4.9617透射率=0.7
6、53.7615.36-2.4118垂直固定外遮阳（突出墙面1.5m）透射率=0.3549.5814.16-10.0019透射率=0.752.4014.97-4.8820综合固定外遮阳（水平0.5m,垂直0.5m）透射率=0.3546.5213.29-15.5621透射率=0.747.7313.64-13.3622综合固定外遮阳（水平1.5m,垂直1.5m）透射率=0.3538.463.85-30.1923透射率=0.740.743.61-26.0524挡板固定外遮阳（距墙面0.1m）透射率=0.3535.3710.11-35.8025透射率=0.745.5213.01-17.37注：表中窗户传
7、热系数K、遮阳系数SC与固定外遮阳物透射率的取值是综合了各类书籍及厂家提供的资料，不一致厂家产品的热工性能会有些差别，此处仅作为计算取值，表中的SC值为窗户总的SC值。3.2结果分析图2空调耗冷量与窃尸传热系 数R的关系O0.20.40.60.81遗质系效（管）遮蔽系数与建筑模型空调年耗冷量节约率的关系方案13的空调耗冷量与其对应的窗户传热系数关系见图2。从图中能够看出，办公楼建筑单位面积空调年耗冷量随窗户传热系数的降低而增加。这说明广州地区在不改善除窗户以外的其它外围护结热工性能情况下，仅降低窗户传热系数，不但不能降低办公楼建筑熨季空调年耗冷量，反而因其阻碍了室内热量的散发而使建筑的空调年耗
8、冷量大于基础建筑的年耗冷量，这时，就出现了所谓的“节能”窗户不节能的情况。3. 2.2窗户遮阳对办公楼建筑能耗的影响（1）活动遮阳对模型能耗的影响计算结果说明，活动内遮阳措施（方案4、5）与活动外遮阳措施（方案10、11）能有效降低夏季空调耗冷量，节能率高达20%左右。特别是木制百页卷帘外遮阳措施（方案11）,能把太阳直射辐射阻挡在室外，同时还因具有较大的热阻而有效地减少通过窗户的温差传热缺失，因此空调年耗冷量节能率高达61.9而且，活动遮阳措施对建筑冬季室内热环境几乎不产生影响。（2）玻璃镀膜对模型能耗的影响坪#$分页$都#根据式2的计算结果，能够得出办公楼模型空调年耗冷量节能率与遮蔽系数S
9、C之间的关系，见图3。从图中能够看出，随着窗户SC值的降低，空调年耗冷量的节能率呈线性增长，由此可得出二者之间的线性回归方程，见式（2）。%=82.493(SC)-74824相关系数R=0.9995式中，yl单位面积空调年耗冷量节能率，%。（3）固定外遮阳措施对建筑模型能耗的影响方案1225的计算结果说明，空调耗冷量节能率均随固定遮阳物透射率的增大而减少，但不一致遮阳形式对透射率的敏感程度不一致。其中，挡板遮阳对透射率最敏感，当透射率从07减少至0.35,空调耗冷量节能率就增加了17.63个百分点：而透射率对综合遮阳方式的节能率的影响最小。另外，固定遮阳的方式对模型空调年耗冷量的影响也非常显著
10、。关于南向办公楼建筑，挡板遮阳与综合遮阳的节能效果较好；宽度为05m的垂直遮阳与水平遮阳的节能效果不甚理想，但相比而言，水平遮阳效果优于垂直遮阳。特别值得提的是，综合遮阳在方式上尽管是垂直遮阳与水平遮阳的叠加，但其夏季节能率却大于后二者节能率的叠加。同时，遮阳物的尺寸也是影响其遮阳效果的一个重要因素。遮阳物宽度从0.5m增大到L5m时,水平遮阳、垂直遮阳与综合遮阳方式的空调单位面积年耗冷量节能率均可增加1倍甚至更高。3. 2.3窗墙比对办公楼建筑能耗的影响O.6O.5O.4O.3O.2 8060如20 俎卅更钮注回。.1O.9O.8(Mfi主)(M免淀时理M Wl80706050403020Q
11、4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 的直Hj匕优的酮看全式H-咫区烟闿(C)JOT0.20.30.4Q5Q60.70.80.91S0.9T-SC=O.6-ASC=O.46kT-SC=O.35T-SC=Q.23东向图4典型办公楼建筑空调耗冷量与窗墙比关系曲线(1)不一致朝向，窗墙比变化对建筑能耗的影响程度不一致。相同SC值，东向窗墙比变化对建筑空调耗冷量的影响最明显，其关系曲线斜率最大，然后依次为西向、南向与北向。(2)相同朝向，不一致遮蔽系数的窗户，其窗墙比变化对建筑能耗的影响程度不一致。遮蔽系数越低，窗墙比对建筑空调耗冷量的影响就越不明显。4结论4.1 使用单层铝合金窗能满足该地
12、区办公楼建筑在窗户热工性能方面的要求，H目使用双层玻璃窗或者其它传热系数较低的窗户既增大了投资，也无益于建筑节能。4.2 遮阳对广州地区办公楼建筑空调节能具有重大的意义，是实现窗户节能目标的要紧手段。其中活动外遮阳效果最好，且对冬季室内热环境影响很小，但使用这种遮阳方式对建筑外观账响较大，因此在现代办公楼的遮阳中使用较少。在实际应用中，使用最广的是玻璃镀膜与活动内遮阳方式，即降低窗户SC值的方式，但并非所有朝向的窗户都是SC值越低越好。不致朝向推荐窗户遮阳方式见表3。表3不一致朝向推荐窗户遮阳方式朝向推荐遮阳方式南向降低窗户的SC值为主，如浅色布帘、中等SC值（0.40.6）的镀膜玻璃等西向选
13、用对太阳高度不敏感的遮阳措施，如低SC值（0.4下列）的镀膜玻璃，假如建筑外观同意，可选用活动外遮阳、挡板遮阳等方式。北向经济条件不同意时.，可不考虑北向窗户的遮阳，如需要可选活动遮阳或者水平（垂直）固定外遮阳方式。东向选用对太阳高度不敏感的遮阳措施，N选用中等或者稍高SC值的镀膜玻璃（如SC值为0.6的LoW-E膜），其余同西向。表4广州地区办公楼建筑窗墙比的确定朝向窗墙比取值南向南向窗户可适当增大面积，以满足室内采光、通风要求与建筑在立面外观造型上的要求，窗户取中等SC值时，南立面窗墙比可在0.450.7之间取值：在对冬季热环境要求不高时，可使用更低SC值的窗户，如今南向窗户面积就可不受上述范困的限制。东、西向尽量避免这两个朝向的开窗，需开窗时，在有遮阳措施的前提下其窗墙比应不大于0.4。北向使用遮阳措施的北向窗户或者时冬季室内热环境要求不高的办公楼建筑可适当放宽其窗户面积的限制，但当无遮阳措施时，北向窗墙比应小于0.4。参考文献1山田雅士著，景桂琴译，建筑绝热，北京：中国建筑工业出版社，19872中国建筑科学研究院，夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准，JGJ752003,北京：中国建筑工业出版社，20033赵志安，对办公楼类型建筑物间歇空调设计负荷的简化计算，空调负荷有用计算法，北京:中国建筑工业出版社，1989
