居住建筑外窗的节能设计分析——以杭州地区为例
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摘要
i《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》的颁布实施,居住建筑的节能日益紧迫。外窗是建筑耗能的主要部位。)本文综合介绍了当今崮内外居停建筑中较常见的窗户及其节能措施,包括多种窗框、玻璃、开启方式以及遮阳措施等的热工性能。
此外,本文利用Doe2lN软件对杭州地区居住建筑外窗的能耗进行模拟计算,分别详细计算了在东、西、南、北四个朝向下,不同窗墙面积比、不同窗框剌料或玻璃的使用下,以及采用不同遮阳措施时的建筑全年耗能情况,并对上述影响外窗能耗的因素进行分析比较,从中得出在我国夏热冬冷地区居住建筑外窗节能设计的一些结论,可供建筑设计及有关人员参考。
关键词
建筑节能/外窗?遮阳、/
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EnergyEfficiencyDesignofResidentialBuildingWindows
ABSTRACT
WithDesignStandardyorEnergyEfficiencyoyResidentialBuildingsinHotSummerandColdWinterZonecarriedintoexecution.energyefficiencyinresidentialbuildingsbecomesmorenecessitousAnd,theenergyconsumptionofwindowsoccupiesamajorityoftheoneofthewholebuildingInthisthesis,differenttypesofwindowsandmeasuresforenergyefficiencyhavebeenintroduced,includingwindowframes,glazing,operationtypesandshadingstrategies,andtheirthermalperformanceDuringthisstudy,weemployedDoe21N,buildingheattransfersimulationsoftware.toevaluatetheelectricityconsumptionofaresidentialbuildingdifferentlyorientedinHa
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ngzhouduetodifferentwindowtypesanddifferentshadingstrategies,basedonwhichwecaneducesomeconclusionsaboutwindowdesignforenergyefficiencyofresidentialbuildingsinhotsummerandcoldwinterzoneTheseconclusionsCallbes印p五edasreferencesfor龃cNtecNandmlatedpeople
KEYWORDS
energyefficiency;window,shadingstrategy
————一壁垒堡竺竺堕塑量堂堡生竺窒1引言
1.1研究背景
1.1.1建筑节能
人类对地球矿物能源的大量开采、消耗及由此造成的生态环境的破坏与污染,直接影响着人类生存的可持续发展。进入2】世纪,可持续发展战略在建筑业中的体现为“绿建筑”的兴起和发展,建筑节能在其中扮演着重要的角。
1.1.1.1建筑节能的意义好听的森系昵称
建筑节能是建筑技术发展的一个方向,是节能领域的组成部分。世界平均建筑能耗占总能耗的37%,其中,包括采暖、空调、通风与照明在内的民生能耗占80%以上。在我国,建筑能耗约占总能耗的25%。而我国采暖空调标准远低于国际水平,随着住宅数量的急剧增多及人们生活水平的提高,建筑能耗,尤其是采暖空调能耗呈增长趋势。
建筑能耗属于消费性能耗,相对于生产性能耗,消费性能耗除了保证正常消费需要的部分外,余者则是浪费。因此,在世界范围内能源问题日益紧迫、建筑能耗不断增长的今天,建筑的节能意义十分重大。
1.1.1.2建筑节能的技术
建筑节能技术可分为两部分:一是实际工程上的改进或更新,即在保证良好的建筑室内热环境的条件下,尽量减少常规能源的使用,一方面要节约能源,提高供暖(空调)系统效率和减少建筑围护结构本身散失能源,另一方面是开发利用新能源,如太阳能;二是热过程计算方法和软件科学,如采暖、通风、空调的专家系统,动态热过程的随机计算方法等的发展,许多国家都在研究开发建筑能耗计算软件,可根据当地气象资料、建筑设计数据和热工测试结果,计算消耗的采暖空调用能源并进行经济分析。
1.1.2窗户节能
外窗作为建筑结构中的围护构件是保温隔热的薄弱环节。窗户较墙体、屋顶或是楼板,保温隔热性较差:加之具有开关构造,密封性较低:透明的窗户玻璃,能够直接透射太阳辐射热。据统计资料显示,我国建筑物通过窗户散失的能量约占建筑总耗能的50%,具有巨大的节能潜力,提高窗户的热工性能是建筑节能最经济有效的方法。
另一方面,以前的住宅窗户因气密性及保温性能不佳设计得比较小,只考虑必要的采光、通风和日照。随着人们观念的改变,对室内空间质量与景观的要求I]益增高,同时还有建筑立面设计的考虑,如今的窗户设计得越来越大,有的甚至占了一整面墙,追求通透、宽敞、明亮的效果。这一窗户设计的趋势对窗户自身的节能性能提出了更高的要求。
1.1.3《节能标准》对外窗节能设计的规定
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200]年10月1{j,国家行业标准JGJl34—2001,J1】62001《夏热冬冷地区居tj+建筑节能设计标准》(简称《节能标准》)颁布实施。在此标准的基础J一,《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准杭州地区实施细则》编号CJS03—2002(以下简称《实施细则》),及《杭州地区节能居住建筑围护结构热工设计技术要点》编号CJS04-2002,由杭州市建设科技推广中心和浙江大学建筑技术研究室共同编制完成,自2002年5月起施行。
《实施细则》中对杭州地区居住建筑中不同朝向、不同窗墙面积比的外窗的热工性能作了一系列规定。如《实施细则》第42lI条中规定外窗的面积不应过大,当南窗的传热系数为32w/(m2·K1时,窗墙面积比应≤035。这些规定看似对居住建筑的外窗设计有一定的约束,尤其对于杭州这个以风景优美著称的旅游城市来说,住宅的外窗设计中对景观因素的考虑更多,大面积的落地窗户等已不鲜见。为此《实施细则》第5.01条规定,当设计的居住建筑不符合第4.211条的规定时,则应通过建筑物节能综合指标的计算来判定是否符合节能标准。因此,如何在满足更明快的室内空间与更广阔的视野的同时,让外窗设计满足节能要求,正是我们感兴趣的问题。
1.1.4浙江省居住建筑窗户使用的现状
浙江省地处夏热冬冷地区,为了配合《节能标准》的实施,2002年8月浙江省建设厅组织了针对本省建筑节能状况的调查,并将其汇编成《浙江省建筑墙体节能现状及对策》,其中关于窗户的使用状况如下:
(1)窗框材料
窗框使用的材料依地区而有所不同。总得说来,过去多用木窗,而后基本上采用铝合金窗或钢窗。由于空气湿度大,空腹钢窗易锈蚀,因此高档住宅采用耐酸性能好的铝合金窗。近来,~些新建住宅开始使用PVC塑料窗。
(2)窗玻璃
目前,住宅建筑一般采用5mm厚玻璃的单玻窗,保温性能极其有限。
(3)窗户气密性
窗户气密性差是个普遍问题。钢窗、铝合金窗扭曲变形,关闭不严;木窗的木材断面小,抗变形能力差,且干燥不良,缝隙大,冷空气渗透严重。有的窗缝隙贴用密封条,有效提高了气密性,但采用密封条的窗户为数不多。
(4)窗墙面积比
夏季自然通风的需要,不少住宅窗墙面积比较大,有的甚至达50%以上。窗户保温性与气密性不佳,面积越大,冬季散热势必增加。在这种情况下,即使加强墙体保温,作用也不大。而新建宾馆开窗面积更大,且都使用空调,但隔热保温甚差,能源浪费严重。
电脑如何自动关机㈤遮阳措施新个税标准
为了避免西晒,有些建筑采取外遮阳,取得一定隔热效果,但多数的外观形式有待改进。在未设计外遮阳的住宅rh仪有的内遮阳隔热效果不够显著,居民往往fj行采取措施,有的在窗外挂上布单,有的白天关上窗户,傍晚打开通风散热,等等。注册会计师报名条件
从以上现状可以看到,无论是旧有还是新建住宅对节能窗户及其节能措施都有迫切的需要。但是对于大多数居民甚至是建筑师本身来说,窗户节能到底具有多大的优越性却知之甚少。
1.2研究目的
事实上,窗户节能技术的进步及种类的多样化,已能为建筑师较“自由”地设计住宅外窗提供技术保障。无论是窗框、玻璃及其构造,还是开启方式甚或遮阳措施,从节能与形式的角度都为人们提供了更多的选择。
本课题就是试图研究在我国的夏热冬冷地区,居住建筑中不同窗户及其节能措施的节能性能。以杭州地区为例,利用Doe2IN软件进行建筑物全年的能耗计算,量化窗户节能的效果,并对模拟计算的结果分析比较,得出在本地区进行外窗节能设计的一些结论。
通过本课题的研究,让人们更加直观地了解外窗节能设计的优越性,为建筑师、开发商或是使用者在选用窗户时提供参考,以期对居住建筑外窗的设计起到辅助作用。

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