6窗墻比.ppt

1、窗墻比對北京冬季居住建筑熱負荷的影響。一、意義：窗戶是建筑設(shè)計中獨特的組成部分。在中國北方的冬天，窗戶承擔著兩個矛盾的任務：隔絕室外空氣溫度的熱傳導和獲取太陽輻射的熱量。本項目的主要任務是通過模擬計算，分析不同窗墻比對北京地區(qū)居住建筑熱負荷的影響。二。定義，窗墻比：某一方向的窗面積與總圍護結(jié)構(gòu)面積(墻外)的比值。本文用x表示。冬季供暖最大熱負荷：指供暖系統(tǒng)在單位時間內(nèi)為達到室外溫度下所需的室內(nèi)溫度而需要向建筑物提供的最大熱負荷。(初始投資)供暖季累計耗熱量：供暖系統(tǒng)在整個供暖季(今年11月15日至次年3月15日)為達到所需室內(nèi)溫度而向建筑物提供的累計熱量。(運營成本)3 .物理模型：考慮到本課

2、題的要求，擬采用以下物理模型：施工場地：北京樓：7層樓：3米高；住戶：4*7個房間；臥室外墻：混凝土外墻外保溫系統(tǒng)，傳熱系數(shù)K2=1.034W瓦/平方米*千；外窗：中空低輻射鋁合金雙層玻璃窗，其傳熱系數(shù)K1=3W/m2 * K Sc=0.67；建筑示意圖如下：內(nèi)部干擾設(shè)置：人員熱干擾：最大人數(shù)：3人(總指標)最小人數(shù)：0人(總指標)人均熱值：53W作息時間：周一至周五1:00-8:00 100% 9:00-19:00% 20:00-22:00 50% 23:00 00 30% 23:00-24:00 100%，光熱干擾：最大功率：2.35更改建筑物南北包絡的窗墻比：x=0.25 x=0.35

3、x=0.45 x=0.55 x=0.65。模擬結(jié)果如下表所示：(1)冬季最大熱負荷分析：從上圖可以看出，隨著窗墻比的增加，建筑的最大熱負荷也隨之增加。這是因為冬季建筑供暖的最大負荷一般發(fā)生在清晨(在這種情況下，是早上6: 00)，此時太陽輻射不起作用，所以窗戶成為一個完整的散熱部件，隔熱性能低于墻體(K1K2)，所以窗墻比增加，供暖設(shè)計負荷也相應增加。此外，增加窗墻比相當于降低圍護結(jié)構(gòu)的總蓄熱能力，使其對外界氣溫變化敏感，削弱了外界擾動的衰減和延遲能力。(2)采暖季累計耗熱量：分析：從上圖可以看出，隨著窗墻比的增加，建筑的累計耗熱量呈現(xiàn)出不同的趨勢。從穩(wěn)態(tài)角度來看， Q1=Q2 Q3 C(為簡

4、化分析，其他因素均設(shè)為定值)Q1-圍護結(jié)構(gòu)熱損失Q2-供熱系統(tǒng)供熱Q3-太陽輻射進入室內(nèi)的熱量，Q1=KFt K -圍護結(jié)構(gòu)總傳熱系數(shù)：k=x * k1 (1-x)可見，X的變化會影響圍護結(jié)構(gòu)總傳熱系數(shù)。Q3=x * f * sc * ii-太陽輻射強度sc-窗玻璃遮陽系數(shù)：Q2=(x * k1(1-x)* k2)ft-x * f * sc * I-c=ft(k1-k2)-I * sc、當t(K1-K2)- I*Sc=0時，Q2不隨x的變化而變化。當t(K1-K2)- I*Sc0時，Q2 (x)單調(diào)下降。此時，窗口是整個加熱期間的熱增益組件，本文中的朝南窗口就是一個例子。注：可以看出，窗戶的遮

5、陽系數(shù)也可以使窗戶在吸熱部件和吸熱部件之間轉(zhuǎn)換。想象一下，隨著科學技術(shù)的快速進步，玻璃窗的隔熱性能將接近墻壁。窗戶與墻壁的比例將如何影響冬季建筑的熱負荷？將上述物理模型的外窗改為內(nèi)膜中空玻璃窗，其傳熱系數(shù)建議為K1=1.0 W/m2*K(靠近墻體)?？紤]到最不利的北墻，我們繼續(xù)使用建筑模擬軟件DeST-h模擬上述模型冬季的熱負荷。由上圖可以看出，由于窗戶(靠近墻體)傳熱系數(shù)的變化，供暖期的累積負荷隨著窗墻比的增大而逐漸減小。因此，總的來說，北窗也成為供暖的一個組成部分，但最大供暖負荷仍隨著窗墻比的增加而逐漸增加。這是因為當最大負荷發(fā)生時，雖然窗戶和墻壁的隔熱性能相當，太陽輻射沒有發(fā)揮作用(早上

6、6: 00)，但圍護結(jié)構(gòu)的整體蓄熱能力減弱，使其對外部氣候變化敏感，減弱了外部擾動的衰減和延遲能力。結(jié)論：在當前技術(shù)條件下，當窗的傳熱系數(shù)大于墻的傳熱系數(shù)時，建筑的最大負荷隨著窗墻比的增加而增加，但采暖季的總熱耗負荷隨著窗墻比的增加而不同，這兩個指標是矛盾的。(1)如果僅僅從節(jié)能的角度來看，我們更注重第二個指標。此時，如果窗戶被設(shè)計成吸熱部件，窗戶與墻壁的比例越大，建筑就越節(jié)能。然而，有必要使窗口成為熱接收部件，即t(K1-K2)-I*Sc小于零。從目前的情況來看，仍然很難將北窗設(shè)計成吸熱部件。因此，對于朝南的窗戶，在選擇合理層數(shù)和采取有效措施降低熱耗的情況下，可以適當增加窗戶面積，以充分利用太陽輻射熱。對于朝北的窗戶，在滿足客廳光環(huán)境等其他要求的情況下，可以適當減少開窗面積以降低能耗。從經(jīng)濟角度來看，這兩個指標需要同