1、实际上,我国夏热冬冷地区居住建筑的节能不仅与外窗的保温性能,而且与外窗的隔热性能紧密相关的。本文首先确定了夏热冬冷地区基准性住宅和住宅节能方案,并选取上海、南京、武汉和重庆4个代表性城市作为分析对象,使用美国劳伦斯.伯克力国家实验室开发的DOE-2软件,对基准性住宅和3000多个节能方案进行摸拟计算,分析外窗传热系数(K)和遮阳系数(SC)对居住建筑能耗影响,并提出相应的看法和建议.一、基准住宅的确定(一)基准住宅模型是一座六层楼住宅,建筑平面如图1所示。基准住宅热工参数和计算条件如下:1、室内温度设定:冬季16,夏季26;2、外墙:24cm粘土实心砖 K=1.833W/(m2K);3、屋顶:
2、砼板+保温板 K=1.872W/(m2K);4、外墙面太阳辐射吸收系数0.7;5、外窗:普通单玻铝合金窗,K=6.0W/(m2K),SC0.9;6、建筑平均窗墙面积比:CM0.3009;7、换气次数:n1.5;8、设备能效比:冬季EER=1.0,夏季EER=2.2;9、内热源:照明0.5875W/m2,其它251W(其中显热180W,潜热71W)。(二)4个城市基准住宅全年能耗值计算结果从表1可看出,4个地区住宅夏季空调能耗均占全年采暖与空调总能耗20%或以上,而夏季空调能耗中外窗太阳辐射传热占了相当大的比例,因此夏热冬冷地区居住建筑节能中,外窗隔热性能是不可忽视的重要因素。表1 城 市上 海
3、南 京武 汉重 庆年采暖空调总能耗P总 (kWh/m2)146.67164.27157.60116.67年采暖能耗 P暖 (kWh/m2)116.98131.88117.6079.38年空调能耗 P空 (kWh/m2)29.6932.4040.0037.29空调能耗占总能耗比例 20.2419.7225.3831.96二、节能方案的选择1.室内温度设定:2.外墙:24cm粘土实心砖保温 K=1.0W/(m2K)和K=1.5W/(m23.外墙面太阳辐射吸收系数0.7;4.屋顶:砼板保温板K=1.0W/(m25.换气次数:n1.0;6.设备能效比:冬季EER=1.9,夏季EER=2.3;7.内热源
4、:照明0.5875W/m2,其它251W(其中显热180W,潜热71W);8.建筑窗墙面积比CM变化范围:0.2498,0.3009、0.3535,0.3895,0.4256,0.4718;9.外窗K和SC变化范围:K6.0,5.5,5.0,4.5,4.0,3.5,3.0,2.5,2.0;SC0.9,0.8,0.7,0.6,0.5,0.4,0.3。三、外窗保温隔热性能(K、SC)对住宅能耗的影响本文通过3000多个节能方案的摸拟计算,选取代表性数据,绘制了外窗K值分别为3.0、4.5、6.0时的P-SC曲线图。图中,P总为全年采暖与空调总能耗, P空为夏季空调能耗,建筑平均窗墙面积比CM=0.
5、3009。1、上海2、南京3、武汉4、重庆从以上各地的PSC曲线图可看出:1.当建筑平均窗墙比CM不变,外窗K值增大(保温性能减弱),住宅年总能耗也随之增大;当外窗K值从0.3增大到0.6时,全地区各地住宅年总能耗平均增大15%左右.但K值变化对住宅夏季空调能耗影响不大。2.当建筑平均窗墙比CM不变,外窗SC值增大(隔热性能减弱),住宅年总能耗也随之增大;当外窗SC值从0.3增大到0.9时,全地区各地住宅年总能耗平均增大9%左右,但东部上海、南京等地增大值小于中西部武汉、重庆等地增大值;SC值变化对住宅夏季空调能耗影响甚大,如在重庆,SC从0.3值增大到0.9时,空调能耗增大约20%。总之,S
6、C值的变化,不仅对住宅夏季空调能耗,而且对全年总能耗均有影响,因此夏热冬冷地区居住建筑节能应考虑外窗遮阳隔热性能的影响。表2列出了外窗K、SC值变化对住宅全年采暖与空调总能耗影响的部分数据。四、夏热冬冷地区外窗热工性能节能设计通过分析,在保证住宅节能50%的目标下,本文提出夏热冬冷地区外窗传热系数K和遮阳系数SC(太阳得热因子SHGC)的限值表3,供设计人员和今后对该标准修改时参考。夏热冬冷地区居住建筑外窗的传热系数和遮阳系数限值表3 外墙外窗遮阳系数SC(SHGC)外窗的传热系数KW/(m2K)平均窗墙面积比CM0.25平均窗墙面积比0.25CM0.30平均窗墙面积比0.30CM0.35平均窗墙面积比0.35CM0.40平均窗墙面积比0.40CM0.45K1.0D2.50.70.9(0.80)6.05.04.03.00.8(0.71)5.54.50.7(0.62)0.6(0.53)0.5(0.44)0.4(0.36)0.3(0.27)K1.5D3.00.73.52.5-2.0参考文献:1、夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准JGJ134-20012、夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准JGJ 75-2003