夏热冬冷地区门窗热工性能的冬夏季累积评价法及其应用.docVIP

夏热冬冷地区门窗热工性能的冬夏季累积评价法及其应用 王新春 建筑材料工业技术情报研究所 刘德勤 中国建筑材料联合会 [摘要] 本研究采用夏热冬冷地区八城市逐时气象数据对门窗的冬夏季累积相对得热进行了计算，得到东、西、南、北四个朝向的门窗热工性能冬夏季累积评价公式，并根据此累积评价方法分析探讨了夏热冬冷地区门窗传热系数、遮阳系数和南向窗面积的趋势和Low-E玻璃的选型要求。 [关键词] 夏热冬冷 标准 门窗 累积 评价方法 随着我国建筑节能工作的推进，夏热冬冷地区门窗热工性能不断提高，但存在传热系数较大、各朝向传热系数规定不一致、南向窗遮阳系数过低、限制南向窗窗墙比等问题，进而影响到Low-E中空玻璃在该地区的普及使用，门窗热工性能评价方法方面的不足是产生这些问题的重要原因。 一、现有评价方法的不足之处 门窗的热工性能与玻璃品种和窗框类型有密切关系。传热系数（K值或U值）、太阳得热因子（SHGC）或遮阳系数（SC）、空气渗透率（LA）、可见光透过比（VT）和相对得热（RHG）是描述门窗热工性能的主要参数。 门窗作为热量交换的渠道，可以用相对得热量指标（Relative Heat Gain， RHG）表征门窗的得热能力，代表从门窗热传递造成的内部得热越多越好窗的热流量包括从太阳能辐射获得的热量，室内外温差产生的传热和由于门窗密封不严而造成的空气渗透热损失。对于夏季，相对得热量RHG越小越好，代表从门窗热传递造成的内部得热越少越好；对于冬季，相对得热量RHG越大越好。 门窗热工性能评价方法可以分为瞬时得热型（Window软件和ASHREA用户基础手册）、冬季采暖期型（英国和加拿大）、综合评价型（美国ASHREA90.1-2004版EnvStd）和参数计算型（澳大利亚方法）四类，它们各自有优势和劣势，瞬时得热型公式简单明了，反映瞬时的门窗的热工物理特性，但没有反映长期的窗户热工性能；冬季采暖期型适用于以采暖为主的地区，没有对夏热冬冷地区和夏季炎热地区的夏季能耗进行评定；综合评价型考虑了包括门窗在内围护结构的冬季采暖、夏季空调能耗和天然采光，计算公式的参数多，计算结果基于能源价格，不适合我国采用；澳大利亚建筑节能法规的外窗热工性能评价方法按照房屋类型进行评价，方法直观，参数表较完整，计算容易，方便理解，是一种实用的评价方法，但参数表没有中国的数据，不能直接套用。 二、夏热冬冷地区门窗热工性能冬夏季累积评价法 2.1 夏热冬冷地区门窗的热工环境特点 在夏热冬冷地区，为了达到热舒适性，人们总盼望在夏季门窗得热越少越好，而希望在冬季门窗得热越多越好。目前，我国缺乏对夏热冬冷地区夏季和冬季的长期评价公式和参数。如何进行平衡考虑冬、夏季热工性能要从分析门窗的热工环境特点入手。 夏热冬冷地区门窗的热工环境有如下二大特点。第一，同一地区，朝向和季节门窗的热工环境存在差异，夏季西向窗太阳能辐射最强，冬季南向窗太阳能辐射最大。第二，各地地理和气候存在差异，各地在相同季节同一朝向的太阳能总辐射强度各有特点。 如图1所示，在冬季，南京、上海和杭州的太阳能辐射强度明显高于其他城市，而重庆和成都则明显低于其他城市；重庆和成都在冬季浓雾的笼罩下，各朝向的太阳能辐射强度变化不大；在冬季，南京、上海和杭州的太阳能总辐射强度在各朝向存在很大差异，而合肥、武汉、南昌和长沙的变化幅度居中。 如图2所示，在夏季，各城市的太阳能总辐射强度排名顺序与冬季有很大变化，其中上海的排名下降最大，仅高于成都。成都的太阳能总辐射强度在各朝向的变化幅度最低，其他城市则较大。 不难看出，季节和朝向直接影响门窗的得热，太阳能辐射强度随地点、季节和朝向存在逐时变化的规律。 图1 夏热冬冷地区9城市冬季各朝向的太阳能总辐射强度（Wh/m2） 图2 夏热冬冷地区9城市夏季各朝向的太阳能总辐射强度（Wh/m2） 2.2 冬夏季累积评价法 由于不同朝向窗在不同时刻的热工环境不同，而瞬时得热方法不能评价长期的性能，所以，可采用把冬季或夏季门窗的逐时得热进行累积，本研究称其为“冬夏季累积评价法”，进而得到长期的热工性能评价公式。 RHG=∑(UApf(ToUT–Tin )+(SHGC)Apf ET ) （式1） 则，单位面积的RHG = U∑(ToUT–Tin )+ (SHGC) ∑ ET （式2） = aU + b (SHGC) （式3） 其中，a=∑(ToUT–Tin )，b= ∑ ET （式4） 按照不同朝向，可以得到 冬季 相对得热RHG(冬)