北京地区窗墙比和遮阳对住宅能耗的影响
摘要：以北京地区实际住宅建筑为研究对象，研究窗墙比和遮阳对住宅建筑能耗的影响。通过建筑能耗模拟软件DeST-h对住宅能耗的模拟，得到了各朝向房间的建筑负荷指标随窗墙比的变化规律，用多项式拟合得到建筑总能耗与窗墙比的回归方程，分析了适当采用遮阳对降低住宅能耗的作用。由结果分析出南向无遮阳时最合适的窗墙比为0.4，有遮阳时最合适的窗墙比为0.55；东、西、北方向采用较小的窗墙比有利于建筑节能。
关键词：能耗；DeST-h；太阳辐射；窗墙比
0.引言
  现代人越来越多地倾向于喜好具有宽大落地窗的住宅，不仅在外观上气派，还有很好的通风和采光效果。但是，这样的设计对建筑节能却不一定有利，因为外窗在围护结构的能耗比例中占有较大的比重[1]。窗墙比是指窗户洞口面积与房间立面单元面积(即建筑物高与开间定位线围成的面积)的比值。通常窗户的传热系数大于墙体的传热系数，增大窗户的面积会增加房间与外界的传热量，同时增加室内的太阳辐射得热量，对于建筑的冷负荷来说两者均为不
利因素，但对建筑的热负荷来说为双重因素[2]，且建筑各朝向的太阳辐射量也不相同，所以有必要研究建筑各朝向窗墙比对建筑负荷的影响。
 
1.研究方法
1.1基准住宅建筑
1.1.1建筑模型
  本文研究中的基准建筑模型为1栋独立的7层传统建筑，层高2.9m，3室1厅1厨2卫，每户面积大约为110m2，总建筑面积2869.23m2。基准住宅平面图见图1。
 
1.1.2建筑物输入条件
  外墙结构为200mm混凝土+60mm聚苯板保温+18mm纯石膏板，传热系数0.622W/(m2/K)，
屋面选用加气混凝土保温屋面，传热系数0.812W/(m2/K)，楼板结构为25mm水泥砂浆+80mm钢筋混凝土+20mm水泥砂浆，传热系数3.055W/(m2/K)，外窗选用普通中空玻璃(中空12mm)，传热系数2.9W/(m2/K)，遮阳系数SC值为0.83，太阳能得热系数SHGC为0.722，遮阳时采用浅色窗帘内遮阳，窗帘的短波反射率为0.2。有外窗房间采用逐时通风，白天换气次数0.5次/h，晚上换气次数2次/h。房间热扰根据功能区分，采用DeST-h默认值，空调设备选用房间独立空调器。
1.2计算方法
  本文采用模拟软件DeST-h对北京地区的某一住宅建筑进行了逐时模拟计算。通过改变某一方向的窗墙比，同时保持基准住宅其余设定不变，模拟得到建筑的冷、热负荷随各个方向窗墙比的变化特性。为了研究住宅中住户采用窗帘遮阳的效果，本文对研究对象的模拟以有遮阳和无遮阳两种情况分别计算。考虑到现代新建住宅建筑的南向窗墙比越来越大，并为了便于分析计算结果，本文基准建筑的南向窗墙比为0.8，东、西、北向窗墙比为0.5，各方向的窗墙比变化范围为0.2～0.8[3-4]。
 
2.计算结果及分析
2.1计算结果
  本文所选建筑为一实际住宅，为了研究东西方向的窗户特性对住宅负荷的影响，在建筑的4个角上的房间各自多加开了东向或西向的窗户，这样就会使每层这4个位置的房间的负荷增加很多，但不会影响对计算结果相对大小和变化趋势的分析。
  为更明显看出各房间的窗墙比变化对建筑负荷的影响，同时为避免因各朝向房间面积不一使其对建筑总负荷大小不同的影响，本文对模拟结果进行统计处理，分别由各朝向房间的累计负荷指标，采用面积加权平均值的办法，计算窗墙比不同时各朝向房间的累计负荷指标的平均值。
  由于东、南、西、北各方向的建筑布局不具有对称性，且窗墙比也不一样，这就造成各朝向房间的累计负荷指标的大小有较大差别，且与建筑整体累计负荷指标也不相同，但这并不影响按各个朝向分别研究窗墙比和有无遮阳对各个朝向房间建筑负荷的影响，不同朝向房间的建筑负荷指标大小无可比性。本文中所研究建筑在不同窗墙比及有无遮阳条件下各朝向房间的全年累计总负荷指标、全年累计热冷负荷指标在表1～3中列出。

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