夏熱冬冷地區(qū)外窗保溫隔熱性能對居住建筑采暖空調(diào)能耗和節(jié)能影響的分析

1、夏熱冬冷地區(qū)外窗保溫隔熱性能對居住建筑采暖空調(diào)能耗和節(jié)能影響的分析摘 要：夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準（JGJ134-2001）“建筑和建筑熱工節(jié)能設計”章節(jié)中，對外窗保溫性能（傳熱系數(shù)K）作了具體規(guī)定，并建議外窗設置活動外遮陽，但對外窗隔熱性能（遮陽系數(shù)SC或太陽得熱因子SHGC）沒有作出具體規(guī)定。本文確定了夏熱冬冷地區(qū)基準性住宅和節(jié)能方案，并選取上海、南京、武漢和重慶4個代表性城市作為分析對象，使用美國勞倫斯伯克力國家實驗室開發(fā)的DOE-2軟件對節(jié)能方案進行計算分析，得出外窗的保溫性能和隔熱性能對夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能的影響結(jié)果。關(guān)鍵字：外窗傳熱系數(shù) 遮陽系數(shù) 建筑能耗 建筑節(jié)能我國

2、行業(yè)標準夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準(JGJ 134-2001)第四章”建筑和建筑熱工節(jié)能設計”中，對外窗熱工性能作了如下規(guī)定： ：外窗(包括陽臺門的透明部份)的面積不應過大。不同朝向、不同窗墻面積比的外窗其傳熱系數(shù)應符合表4.0.4的規(guī)定。(表4.0.4略) 外窗宜設置活動外遮陽。該標準對外窗保溫性能(傳熱系數(shù)K)作了具體規(guī)定,并建議外窗設置活動外遮陽,但標準對外窗隔熱性能(遮陽系數(shù)SC或太陽傳熱因子SHGC)沒有作出具體規(guī)定,不能不說是該標準的一個不足。實際上，我國夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的節(jié)能不僅與外窗的保溫性能，而且與外窗的隔熱性能緊密相關(guān)的。本文首先確定了夏熱冬冷地區(qū)基準性住宅和住宅

3、節(jié)能方案,并選取上海、南京、武漢和重慶4個代表性城市作為分析對象,使用美國勞倫斯.伯克力國家實驗室開發(fā)的DOE-2軟件,對基準性住宅和3000多個節(jié)能方案進行摸擬計算,分析外窗傳熱系數(shù)(K)和遮陽系數(shù)(SC)對居住建筑能耗影響,并提出相應的看法和建議.一、基準住宅的確定（一）基準住宅模型是一座六層樓住宅，建筑平面如圖1所示?；鶞首≌瑹峁?shù)和計算條件如下：1、室內(nèi)溫度設定：冬季16，夏季26；2、外墻：24cm粘土實心磚 K=1.833W/（m2·K）；3、屋頂：砼板+保溫板 K=1.872W/（m2·K）;4、外墻面太陽輻射吸收系數(shù)0.7；5、外窗：普通單玻鋁合金窗，K=

4、6.0W/（m2·K），SC0.9；6、建筑平均窗墻面積比：CM0.3009；7、換氣次數(shù)：n1.5；8、設備能效比：冬季EER=1.0，夏季EER=2.2；9、內(nèi)熱源：照明0.5875W/m2，其它251W（其中顯熱180W，潛熱71W）。（二）4個城市基準住宅全年能耗值計算結(jié)果從表1可看出,4個地區(qū)住宅夏季空調(diào)能耗均占全年采暖與空調(diào)總能耗20%或以上，而夏季空調(diào)能耗中外窗太陽輻射傳熱占了相當大的比例,因此夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能中，外窗隔熱性能是不可忽視的重要因素。表1 城 市上 海南 京武 漢重 慶年采暖空調(diào)總能耗P總 （kWh/m2）146.67164.27157.60116

5、.67年采暖能耗 P暖 （kWh/m2）116.98131.88117.6079.38年空調(diào)能耗 P空 （kWh/m2）29.6932.4040.0037.29空調(diào)能耗占總能耗比例 20.2419.7225.3831.96二、節(jié)能方案的選擇1.室內(nèi)溫度設定：冬季16，夏季26；2.外墻：24cm粘土實心磚保溫 K=1.0W/（m2·K）和K=1.5W/（m2·K）;3.外墻面太陽輻射吸收系數(shù)0.7；4.屋頂：砼板保溫板K=1.0W/（m2·K）；5.換氣次數(shù)：n1.0；6.設備能效比：冬季EER=1.9，夏季EER=2.3；7.內(nèi)熱源：照明0.5875W/m2，其

6、它251W（其中顯熱180W，潛熱71W）；8.建筑窗墻面積比CM變化范圍：0.2498，0.3009、0.3535，0.3895,0.4256，0.4718；9.外窗K和SC變化范圍：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、外窗保溫隔熱性能(K、SC)對住宅能耗的影響本文通過3000多個節(jié)能方案的摸擬計算，選取代表性數(shù)據(jù)，繪制了外窗K值分別為3.0、4.5、6.0時的P-SC曲線圖。圖中,P總為全年采暖與空調(diào)總能耗, P空為夏季空調(diào)能耗，建筑平均窗墻面積比CM=0.3009。1、上海2、南京3、

7、武漢4、重慶從以上各地的PSC曲線圖可看出：1.當建筑平均窗墻比CM不變,外窗K值增大(保溫性能減弱),住宅年總能耗也隨之增大;當外窗K值從0.3增大到0.6時,全地區(qū)各地住宅年總能耗平均增大15%左右.但K值變化對住宅夏季空調(diào)能耗影響不大。2.當建筑平均窗墻比CM不變,外窗SC值增大(隔熱性能減弱),住宅年總能耗也隨之增大;當外窗SC值從0.3增大到0.9時,全地區(qū)各地住宅年總能耗平均增大9%左右,但東部上海、南京等地增大值小于中西部武漢、重慶等地增大值；SC值變化對住宅夏季空調(diào)能耗影響甚大,如在重慶,SC從0.3值增大到0.9時,空調(diào)能耗增大約20%?？傊?SC值的變化,不僅對住宅夏季空調(diào)

8、能耗,而且對全年總能耗均有影響,因此夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能應考慮外窗遮陽隔熱性能的影響。表2列出了外窗K、SC值變化對住宅全年采暖與空調(diào)總能耗影響的部分數(shù)據(jù)。四、夏熱冬冷地區(qū)外窗熱工性能節(jié)能設計通過分析，在保證住宅節(jié)能50%的目標下,本文提出夏熱冬冷地區(qū)外窗傳熱系數(shù)K和遮陽系數(shù)SC(太陽得熱因子SHGC)的限值表3，供設計人員和今后對該標準修改時參考。夏熱冬冷地區(qū)居住建筑外窗的傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)限值表3 外墻外窗遮陽系數(shù)SC（SHGC）外窗的傳熱系數(shù)KW/（m2·K）平均窗墻面積比CM0.25平均窗墻面積比0.25<CM0.30平均窗墻面積比0.30<CM0.35平均窗

9、墻面積比0.35<CM0.40平均窗墻面積比0.40<CM0.45K1.0D2.50.70.9（0.80）6.06.05.04.03.00.8（0.71）6.06.05.54.53.00.7（0.62）6.06.05.55.04.00.6（0.53）6.06.06.05.04.00.5（0.44）6.06.06.05.04.00.4（0.36）6.06.06.05.54.50.3（0.27）6.06.06.05.54.5K1.5D3.00.70.9（0.80）5.54.03.52.5-0.8（0.71）5.54.04.03.02.00.7（0.62）5.54.54.03.02.50.6（0.53）6.05.04.