1.5围护结构热工性能权衡计算工具EnvStd 美国ASHRAE9O.1标准也有针对围护结构权衡计算的方法,该方法当窗墙比超过40%或天窗屋面比超过5%,以及围护结构部品不能满足规定性要求时采用。该方法采用一个名为“围护结构性能因子”(Enve|ope Performance Factor , EPF)的综合指标,表征单位面积全年空调、采暖和照明的能源费用。在该标准的附录C部分有有关计算公式,那些公式是基于DOE-2建筑节能计算软件而来。
《AsHRAE90.1用户指南》中有建筑围护结构热性能指标权衡计算工具,名称为Envstd,AsHRAE90.1-2OO4采用Envstd5.0版本。以前版本只考虑外墙的影响,本版本考虑了所有的外围护结构。该软件工具使用起来比较简单,可分别给出拟建建筑的屋顶、天窗、外墙和外窗、楼板和地板、土壤以下墙体的热工性能因子和天然采光潜力,同时列出参考建筑相应EPF指标,如果拟建建筑的EPF低于参考建筑的EPF,则通过符合性验证,否则就要调整各部品间的热工性能指标。
EnVstd5.O版本只有美国和加拿大气候参数,限制了其应用范围。
1.6澳大利亚建筑节能法规对外窗热工性能评价方法 澳大利亚建筑节能法规对于澳大利亚8个建筑气候分区和10类房屋建筑类型,提出三大类的外窗热性能评价方法。
(1)外窗热性能评价方法― 对于第2、3、4类等住宅建筑的每个楼层,建筑外窗的累积导热或累积太阳能得热不得高于该层地板总面积与导热常数或太阳能得热常数的乘积。
(2)外窗热性能评价方法二 对于第5、6、7、8等公共建筑的每层楼房和每个朝向的建筑外窗都必须进行分别评价。
对于某层和某一朝向的外窗,由外窗引起的累积采暖和制冷能耗不应超过该外立面面积与能耗系数的乘积。各气候区的能耗系数见下表。
窗热性能评价方法三,与方法一相似,只是选取的参数值有所不同。
1.7 小结
上述的评价方法可以分为瞬时得热型(公式1和公式2)、冬季采暖期型(公式3和公式4)、综合评价型(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,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,不够直观;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。
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。
2.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。如何进行平衡考虑冬、夏季热工性能还要从分析门窗的热工环境特点入手。
第一,各朝向的门窗在冬、夏季的热工环境存在差异,南向窗夏季的太阳能总辐射强度低于冬季,夏季西向窗太阳能辐射最强,冬季南向窗太阳能辐射最大。以武汉地区为例,西向窗夏季总辐射强度是冬季自勺19倍,南向窗是1.3倍,北向窗是12倍,而南向窗只有O.8倍。在夏季,西向窗的太阳能总辐射强度最大,是南向窗的158倍。
第二,同一季节内各时段各朝向的门窗的热工环境存在差异9夏季西向窗下午时段热辐射最突出。下图1和图2是武汉地区各朝向窗的冬季和夏季逐时太阳能总辐射强度曲线,东向窗冬夏季最高太阳能辐射值出现的时间不同,夏季在早9日寸,冬季在早7时;西向窗夏季在中午12时之后的整个下午时段太阳能总辐射强度都高于南向窗,而冬季在15日寸之后才超过南向窗。根据夏热冬冷地区门窗的热工环境特点分析,不难看出,可以通过如下途径减少夏季的外窗得热:把建筑主朝向尽量安排在南北向,减少建筑东西向窗的面积,在东西向窗尤其是西向窗采用遮阳措施。另外,加大南向窗的面积对冬季太阳能得热有利,且不明显增大夏季得热。
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