夏热冬冷地区窗墙面积比的确定

摘要 本文根据夏热冬冷地区不同朝向太阳辐射的变化规律，分析了建筑开窗受太阳辐射的热过程影响，并通过计算分析和对照节能建筑的试点工程的实测分析，提出了夏热冬冷地区节能建筑的窗墙面积比的设计依据。　　　　关键词 窗墙面积比 太阳辐射 设计标准　　我国夏热冬冷地区气候夏季炎热，冬季湿冷。夏季室外空气温度大于35℃的天数约10～40一，最高温度达到40℃以上；冬季气候寒冷，日平均温度小于5℃的天数约20～80天，相对湿度大，而且日照率远远低于北方。北方冬季日照率大多超过60%。而夏热冬冷地区由东到西，冬季日照率逐渐减少。东部最高，也不超过50%，只有40%左右；中部30%左右；西部20%左右。重庆只有13%，加之空气湿度高达80%以上，冬季阴雨绵绵，而造成了该地区冬季的基本气候特点是阴冷潮湿。　　　　1 窗墙面积比的确定基本原则　　　　关于窗墙面积比的确定基本原则是依据这一地区不同朝向墙面冬、夏日照情况（日照时间长短、太阳总辐射强度、阳光入射角大小），冬、夏季季风影响、室外空气温度、室内采光设计标准以及窗开窗面积与建筑能耗所占比率等因素综合来考虑确定的。一般普通窗户（包括阳台门的透明部分）的保温隔热性能比外墙差的多，尤其是夏季白天通过窗户进入室内的太阳辐射热也比外墙多的多，窗墙面积比越大，则采暖和空调的能耗也越大。因此，从节约建筑能耗的角度出发，必须限制窗墙面积比。在一般情况下，应以满足室内采光要求作为窗墙面积比的确定原则，来规定窗墙面积比的数值是它能基本满足较大进深房间的采光要求。　　　　2 太阳辐射的主要影响因素　　　　由于夏热冬冷地区范围大，东、西部气候条件也各不相同，从建筑能耗角度来看，室外气象参数对窗墙面积的要求也应根据气象参数在不同地区，不同时间的变化规律进行确定。从这一地区建筑能耗分析中，窗对建筑能耗的损失主要二个原因，一是窗的热工性能太差所造成夏季空调、冬季采暖室内外温差的热量损失的增加；另外就是窗因受太阳辐射影响而造成的建筑室内空调采暖能耗的增减。从冬季来看通过窗口进入室内的太阳辐射有利于建筑的节能，因此，减少窗的温差传热是建筑节能中窗口热损失的主要因素，而夏季由于这一地区窗对建筑能耗损失中，太阳辐射是其主要因素，夏季不同朝向墙面太阳辐射温度日变化比冬季要复杂，不同朝向墙面日辐射和峰值出现的时间是不同的，因此，在确定不同朝向的窗墙面积比时也应有差别。如表1、表2所示为这一地区几个城市最近10年（1989～1998年）气象参数累计10年的统计值。　　　　　　夏季各朝向墙面与水平面上的太阳总辐射照度（W/m2）　　　　　表1

　　注：以上数据为1989～1998的累计10年统计值　　　　　　部分城市室外气象参数近10年来统计值　　　　　　　表2 　　注：南京为建筑气候区划标准中数据。　　　　根据表1中的数据，取某一天中所测的太阳辐射量为例进行分析，水平表面和垂直表面单位面积上所得太阳直接辐射量分别表示为：　　(1)　　(2)　　　　　式中：qH为水平表面上单位面积所得太阳直接辐射量；　　　　　为垂直表面上单位面积所得太阳直接辐射量；　　　　　An为垂直表面方位角；　　　　　As为太阳方位角；　　　　　t为时间，式中积分从日出到日没。　　我们采用Gauss二次型数值积分可计算出（1）和式（2）建筑不同朝向表面单位面积上的太阳辐射，垂直表面以南向方位作为比较基准，那么可以得到不同的相对日辐射量的无因次量，其变化规律如图1、图2所示。可以看到，南向垂直表面冬季日辐射量最大，夏季反而偏小，东、西向垂直表面最大。这与实际情况相符合。表3是东、南、西、北垂直表面以及水平表面冬季和夏季单位面积上的相对日辐射量比较。　　 　　图2 夏至日垂直表面各朝向单位面积上的相对日辐射量。

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