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炎热气候与建筑外窗

来源:中国门窗＆配套材料网收集整理　作者:杨仕超　日期:2005-5-20
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1、引言
我们居住的每一栋建筑都处在一定的自然环境之中。设计一栋建筑必须考虑到其所处的自然环境。在所有的自然环境之中，气候是最为重要的环境之一。纵观我国历代的建筑，虽然因历史文化背景的不同，各个时期的建筑有不同的特点，但各个地区的形式却相对固定。这

    3、室内环境要求
    根据人体舒适度的要求，对于室内着夏季服装、一般活动量的人体而言，舒适环境要求如下（参考文献[3]）
    温度：20～35℃。

    湿度：20～80%，湿度大时，温度需要低一些才舒适。

    气流速度：0.1～5m/s，风速大时，温度高些才舒适。从0.1～5m/s，温度可提出高5 ℃。

    遮阳：如果有太阳直射，温度就低一些。

    在这一地区的春季，气候潮湿，气温不算太高。在这一季节，要获得舒适的室内环境，需降低室内的湿度。因而需要关闭门窗，用空调或抽湿机进行除湿。

    夏季在这一地区比较漫长，降水也主要集中在这一时期。夏季常有雷暴和台风，对窗有较高的抗风、防雨、防雷的要求。夏季炎热、潮湿，一般需要空调。由于经常有雨，阴雨天气气温也会降低，因而良好的通风可以减少空调的使用时间。

    秋季是这一地区比较好的季节，气候最为舒适。要获得比较舒适的环境，应有比较好的通风。

    南方的城市，日照要求低，因而建筑间距较小，城市比较拥挤，城市噪音比较大，围护结构需要有较高的空气隔声量。

    4、外窗的物理性能与气候
    4.1节能问题
    玻璃窗的主要目的是采光和通风,但对于空调而言夏季太阳辐射通过玻璃窗进入室内,增加空调负荷。一般统计可知（见文献[4]），夏季通过玻璃窗的日射得热占制冷负荷的20～30%。因而，窗的节能是非常重要。

    外窗节能的第一个方面是减少窗的面积，特别是东、西窗的面积。由于墙的传热系数较窗低，因而，窗在墙体中所占的比重非常重要。但炎热地区的夏季，太阳高度角高，南、北墙基本晒不到太阳，因而主要是减少东、西墙的窗面积。

    第二个方面是遮阳。由于空调负荷很多都是来自太阳辐射，而玻璃窗又是太阳辐射得热的主要来源，因而遮阳对外窗节能是最有效的。

    第三是采用不同的玻璃材料，从而减少太阳透过玻璃的直接辐射。

    第四是采用减少外部热空气对室内的传热。

    4.2通风
    由于自然通风可以使室内空气流通，增加室内风速，因而深受南方居民的喜欢。自然通风良好，不仅可以保持室内空气的清新，也可以最大限度减少空调的时间，从而达到节能的效果。

    对于外窗而言，增强自然通风主要是增大有效通风面积和对风有一定的导向作用。

    4.3抗风
    即将批准的《建筑结构荷载规范》已将围护结构的设计风压标准值的计算纳入其中，这将使建筑外窗有了明确的抗风设计指标。

    按新的荷载标准，广州的100m高建筑物的外窗，最高设计风压标准值将达至3.0kPa左右(Ⅱ级抗风压性能)，深圳为4.5kPa左右。

    由此可见，沿海台风地区要求建筑外窗有较高的抗风压性能。

    4.4雨水渗漏
    防雨水渗漏指标是南方炎热地区建筑外窗非常重要的性能指标。炎热地区的年降水量在1500mm以上,是降水最多的地区，而且狂风暴雨非常多，在狂风和暴雨下，外窗非常容易渗漏。

    但是一直以来，国家的有关标准、规范中未规定外窗的水密性指标的取值方法。本文作者曾经在关于幕墙的雨水渗漏性能指标问题的探讨中建议[5]，幕墙的活动部分"所要求设防的当地每年下大雨、暴雨或大暴雨时的风力等级的平均风速，作为幕墙可开启部分的水密性能设计风速"。这一建议也同样适用于外窗。计算活动部分的水密性指标时，考虑到窗户有一定的空气渗透量，体型系数取0.8。

    广州常年可遇的雷雨大风天气平均风速大约为6～7级，风速14m/s，瞬时风速为21 m/s，对应瞬时风压（包含阵风系数）为260 kPa。据此，100m高建筑的雨水渗漏性能指标为373 Pa。水密性等级为Ⅱ级。

    4.5防雷
    由于南方炎热地区多雷暴，因而非常需要防雷击。根据《建筑防雷设计规范》GBJ50057的规定，一类建筑高度大于30m、二类大于45 m，三类大于60 m时，应将栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。

    超高层以建筑一般均超过了防雷的高度，为了防侧向雷击，应将外窗很好地接地。一般建筑，冲击接地电阻不应大于10Ω。对于采用共同接地的系统，为保证仪器设备的安全，冲击接地电阻不应大于1Ω。

    广州的年雷暴日数为81.3d，远远超过了一般的防雷设计最低限，高层建筑需要防侧向雷击。

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