广州地区办公楼建筑窗户节能研究

1、PAGE PAGE 7广州地区区办公楼楼建筑窗窗户节能能研究摘要： 本文利利用调研研测试结结果，设设计出广广州地区区典型的的办公楼楼建筑模模型及其其通风空空调方案案，针对对 HYPERLINK 目前常用用的244种窗户户节能方方案，利利用美国国能源部部开发的的DOEE-2软软件对各各方案进进行建筑筑物全年年的能耗耗 HYPERLINK 计算。对对比 HYPERLINK 分析析各方案案的 HYPERLINK 计算算结果，定量 HYPERLINK 分分析了不不同窗户户节能措措施对建建筑能耗耗的 HYPERLINK 影响响。结合合办公楼楼建筑的的特点，提出了了广州地地区该类类建筑在在外窗热热工性能能

2、、外窗窗遮阳方方式以及及窗墙比比取值等等方面的的具体建建议。 关键词： 办公公楼 节节能 外外窗 遮遮阳 窗窗墙比 1 概述述办公楼建建筑规模模大，室室内人数数多，照照明量大大，内部部发热量量很大。在空调调供冷期期中，白白天上述述内部发发热量蓄蓄积于围围护结构构内，夜夜里室外外气温下下降，希希望热量量向外排排得越快快越好；在过渡渡季节，内部发发热量的的 HYPERLINK 自然排放放受阻也也会使供供冷时间间延长。因此，在不考考虑供暖暖、夏热热期又较较长的广广州地区区，办公公楼建筑筑围护结结构的保保温隔热热与放热热的平衡衡 HYPERLINK 问题尤为为重要。窗户作作为围护护结构保保温隔热热的薄

3、弱弱部位，其处理理就较为为复杂。一方面面，应把把外窗视视为放热热和减少少办公室室照明负负荷的部部位，不不宜过分分绝热和和过分减减小面积积；另一一方面，若不考考虑窗户户的绝热热，夏季季又会由由窗户向向室内侵侵入大量量的热量量（包括括太阳直直射得热热），从从而增大大供冷负负荷， HYPERLINK 影影响室内内热舒适适度11。因因此，必必须根据据该地区区的气候候特点和和办公楼楼建筑的的负荷特特点，对对外窗进进行适度度的节能能设计。本文针针对广州州地区办办公楼建建筑的特特点，利利用美国国能源部部开发的的DOEE-2软软件进行行建筑物物全年的的能耗计计算，对对模拟计计算的结结果分析析比较，得出了了该地

4、区区办公楼楼建筑外外窗节能能设计的的一些结结论。2 建筑筑模型及及计算 HYPERLINK 方方法选择择2.1 建筑模模型图1广广州地区区办公楼楼建筑模模型标准准层表1 建建筑模型型围护结结构主要要材料及及热工性性能表单单位：WW/(mm2K) 构件名称称外墙内墙楼底地面面屋面楼板主要材料料钢筋混凝凝土聚聚苯板内内隔热层层加气混凝土混凝土空气层水泥炉炉渣空空心楼板板聚苯苯板隔热热层钢筋混凝土传热系数数K0.9222.6991.0220.9112.588模型为一一栋南北北朝向的的条形建建筑，其其标准层层平面图图见图11。该建建筑共99层，地地下一层层，层高高为4.8m；地上88层，层层高为33m

5、，总总建筑面面积约778033.844m2，体形形系数约约为0.31，南立面面窗墙比比为0.42。模型除除窗户以以外的围围护结构构传热系系数参照照 HYPERLINK 文献22及有有关热工工节能设设计标准准设计，详情见见表1。2.2 计算基基本条件件笔者对广广州地区区近年来来新建的的具有代代表性的的10栋栋办公大大楼室内内热环境境和空调调运行状状况进行行了实测测和调查查，并参参照有关关设计标标准，确确定出了了典型的的办公楼楼建筑能能耗计算算的基本本条件。室内空调调温度226，冬季季不采暖暖，编号号为055166的办公公室内平平均换气气次数为为1.55次/hh，其余余面积较较大的办办公室换换气次

6、数数取1.2次/h，走走道等辅辅助空间间无空调调。空调调系统采采用电制制冷集中中式制冷冷设备，机组额额定能效效比为33.5。空调设设备运行行时间定定为：周周一到周周五上午午7:330111:330，下下午2:305:330。拟拟定每间间办公室室平均有有两人，每人散散热量为为0.11kW；电脑两两台，每每台电脑脑功率以以0.22kW计计算；办办公室内内家具量量为100.8kkg/mm2地板面面积33。房房间以 HYPERLINK 自自然采光光为主，不考虑虑照明散散热，办办公设备备每天开开启时间间与工作作时间一一致。3 模拟拟与分析析3.1 模拟方方案及计计算结果果窗户结构构和遮阳阳措施方方案及其

7、其模拟计计算结果果见表22。表中中，方案案133旨在比比较相同同节能外外围护结结构条件件下，窗窗户传热热系数对对建筑能能耗的影影响，在在计算时时，窗户户遮蔽系系数SCC均取值值为0.9；方方案425代代表单层层铝合金金普通玻玻璃窗采采用不同同遮阳方方式的计计算方案案，旨在在比较不不同遮阳阳方式在在空调季季的节能能效果。其中，方案11为基础础能耗，各方案案的节能能率是以以方案11为基准准算出的的。节能能率计算算公式如如下：（1）表2 模模拟方案案及计算算结果 方案编号窗户节能能方案 HYPERLINK 内内容年耗冷量量(kWhh/m22)年耗电量量(kWhh/m22)节能率(%)1单层普通通铝合

8、金金窗，KK=6.4 WW/(mm2K)55.00915.77402PVC框框单层透透明玻璃璃窗，KK=4.7 WW/(mm2K)55.99916.0001.6333铝合金框框双层透透明玻璃璃，K=2.3 WW/(mm2K)K)59.00316.8867.1554浅色布帘帘活动内内遮阳，SC=00.52241.33111.880-25.015中间色布布帘活动动内遮阳阳，SCC=0.6244.00312.558-20.086热反射镀镀膜（银银色）遮遮阳，SSC=00.23324.7757.077-55.077Low-E镀膜膜（低SSC值）遮阳，SC=00.35529.7708.488-46.09

9、8Low-E镀膜膜（中SSC值）遮阳，SC=00.46634.4469.855-37.459Low-E镀膜膜（高SSC值）遮阳，SC=00.640.77811.665-25.9810铝制百页页卷帘活活动外遮遮阳，透透射率=0.00929.1138.322-47.1211木制百页页卷帘活活动外遮遮阳，透透射率=0.11220.9996.000-61.9012水平固定定外遮阳阳，挑出出0.55m透射率=0.33551.88014.880-5.99713透射率=0.7754.11915.448-1.66314水平固定定外遮阳阳，挑出出1.55m，透透射率透射率=0.33546.99313.441-1

10、4.8115透射率=0.7751.88614.882-5.88616垂直固定定外遮阳阳（突出出墙面00.5mm）透射率=0.33552.33614.996-4.99617透射率=0.7753.77615.336-2.44118垂直固定定外遮阳阳（突出出墙面11.5mm）透射率=0.33549.55814.116-10.0019透射率=0.7752.44014.997-4.88820综合固定定外遮阳阳（水平平0.55m，垂垂直0.5m）透射率=0.33546.55213.229-15.5621透射率=0.7747.77313.664-13.3622综合固定定外遮阳阳（水平平1.55m，垂垂直1.

11、5m）透射率=0.33538.4463.855-30.1923透射率=0.7740.7743.611-26.0524挡板固定定外遮阳阳（距墙墙面0.1m） 透射率=0.33535.33710.111-35.8025透射率=0.7745.55213.001-17.37注：表中中窗户传传热系数数K、遮阳阳系数SSC和固固定外遮遮阳物透透射率的的取值是是综合了了各类书书籍及厂厂家提供供的资料料，不同同厂家产产品的热热工性能能会有些些差别，此处仅仅作为计计算取值值，表中中的SCC值为窗窗户总的的SC值。3.2结果分分析3.2.1窗窗户传热热系数对对建筑能能耗的影影响方案13的空空调耗冷冷量与其其对应的

12、的窗户传传热系数数关系见见图2。从图中中可以看看出，办办公楼建建筑单位位面积空空调年耗耗冷量随随窗户传传热系数数的降低低而增加加。这说说明广州州地区在在不改善善除窗户户以外的的其它外外围护结结构热工工性能情情况下，仅降低低窗户传传热系数数，不但但不能降降低办公公楼建筑筑夏季空空调年耗耗冷量，反而因因其阻碍碍了室内内热量的的散发而而使建筑筑的空调调年耗冷冷量大于于基础建建筑的年年耗冷量量，这时时，就出出现了所所谓的“节能”窗户不不节能的的情况。3.2.2窗窗户遮阳阳对办公公楼建筑筑能耗的的影响（1）活活动遮阳阳对模型型能耗的的影响计算结果果表明，活动内内遮阳措措施（方方案4、5）和和活动外外遮阳

13、措措施（方方案100、111）能有有效降低低夏季空空调耗冷冷量，节节能率高高达200%左右右。特别别是木制制百页卷卷帘外遮遮阳措施施（方案案11），能把把太阳直直射辐射射阻挡在在室外，同时还还因具有有较大的的热阻而而有效地地减少通通过窗户户的温差差传热损损失，因因此空调调年耗冷冷量节能能率高达达61.9%。而且，活动遮遮阳措施施对建筑筑冬季室室内热环环境几乎乎不产生生影响。（2）玻玻璃镀膜膜对模型型能耗的的影响根据表22的计算算结果，可以得得出办公公楼模型型空调年年耗冷量量节能率率与遮蔽蔽系数SSC之间间的关系系，见图图3。从从图中可可以看出出，随着着窗户SSC值的的降低，空调年年耗冷量量的节

14、能能率呈线线性增长长，由此此可得出出二者之之间的线线性回归归方程，见式（2）。 （22）相关系数数式中，单单位面积积空调年年耗冷量量节能率率，%。（3）固固定外遮遮阳措施施对建筑筑模型能能耗的影影响方案122255的计算算结果表表明，空空调耗冷冷量节能能率均随随固定遮遮阳物透透射率的的增大而而减少，但不同同遮阳形形式对透透射率的的敏感程程度不同同。其中中，挡板板遮阳对对透射率率最敏感感，当透透射率从从0.77减少至至0.335，空空调耗冷冷量节能能率就增增加了117.663个百百分点；而透射射率对综综合遮阳阳方式的的节能率率的影响响最小。另外，固固定遮阳阳的方式式对模型型空调年年耗冷量量的影响

15、响也非常常显著。对于南南向办公公楼建筑筑，挡板板遮阳和和综合遮遮阳的节节能效果果较好；宽度为为0.55m的垂垂直遮阳阳和水平平遮阳的的节能效效果不甚甚理想，但相比比而言，水平遮遮阳效果果优于垂垂直遮阳阳。特别别值得一一提的是是，综合合遮阳在在方式上上虽然是是垂直遮遮阳和水水平遮阳阳的叠加加，但其其夏季节节能率却却大于后后二者节节能率的的叠加。同时，遮遮阳物的的尺寸也也是影响响其遮阳阳效果的的一个重重要因素素。遮阳阳物宽度度从0.5m增增大到11.5mm时，水水平遮阳阳、垂直直遮阳和和综合遮遮阳方式式的空调调单位面面积年耗耗冷量节节能率均均可增加加1倍甚甚至更高高。3.2.3窗窗墙比对对办公楼楼

16、建筑能能耗的影影响图4 典典型办公公楼建筑筑空调耗耗冷量与与窗墙比比关系曲曲线改变建筑筑模型的的朝向以以及该朝朝向上窗窗户和墙墙的面积积，就可可以 HYPERLINK 分析析不同朝朝向建筑筑能耗对对窗墙比比的敏感感程度。由于窗窗户遮蔽蔽系数的的降低对对夏季空空调耗冷冷量的节节约效果果非常明明显。模模型在方方案1和和方案669的的基础上上， HYPERLINK 分析析其窗户户取不同同遮蔽系系数时，不同朝朝向的典典型建筑筑模型在在不同窗窗墙比下下的能耗耗水平。图4给给出了建建筑模型型在不同同朝向下下，窗墙墙比（取取值范围围为0.360.889）与与办公楼楼建筑单单位面积积空调年年耗冷量量的关系系曲

17、线。通过对对各曲线线的对比比分析，可得出出如下结结论：（1）不不同朝向向，窗墙墙比变化化对建筑筑能耗的的 HYPERLINK 影响程度度不同。相同SSC值，东向窗窗墙比变变化对建建筑空调调耗冷量量的 HYPERLINK 影响响最明显显，其关关系曲线线斜率最最大，然然后依次次为西向向、南向向和北向向。（2）相相同朝向向，不同同遮蔽系系数的窗窗户，其其窗墙比比变化对对建筑能能耗的影影响程度度不同。遮蔽系系数越低低，窗墙墙比对建建筑空调调耗冷量量的影响响就越不不明显。4 结论论通过前面面对模拟拟 HYPERLINK 计算结果果的分析析，结合合广州地地区的气气候特点点和办公公楼建筑筑本身的的特点，可以

18、得得到如下下关于该该地区窗窗户节能能的结论论：4.1 采用单单层铝合合金窗能能满足该该地区办办公楼建建筑在窗窗户热工工性能方方面的要要求，盲盲目使用用双层玻玻璃窗或或其它传传热系数数较低的的窗户既既增大了了投资，也无益益于建筑筑节能。4.2 遮阳对对广州地地区办公公楼建筑筑空调节节能具有有重大的的意义，是实现现窗户节节能目标标的主要要手段。其中活活动外遮遮阳效果果最好，且对冬冬季室内内热环境境影响很很小，但但使用这这种遮阳阳方式对对建筑外外观影响响较大，因此在在 HYPERLINK 现代办公公楼的遮遮阳中使使用较少少。在实实际 HYPERLINK 应用用中，使使用最广广的是玻玻璃镀膜膜和活动动

19、内遮阳阳方式，即降低低窗户SSC值的的方式，但并非非所有朝朝向的窗窗户都是是SC值越越低越好好。不同同朝向推推荐窗户户遮阳方方式见表表3。表3 不不同朝向向推荐窗窗户遮阳阳方式 朝向推荐遮阳阳方式南向降低窗户户的SCC值为主主，如浅浅色布帘帘、中等等SC值（0.440.6）的的镀膜玻玻璃等西向选用对太太阳高度度不敏感感的遮阳阳措施，如低SSC值（0.44以下）的镀膜膜玻璃，如果建建筑外观观允许，可选用用活动外外遮阳、挡板遮遮阳等方方式。北向 HYPERLINK 经济条件件不允许许时，可可不考虑虑北向窗窗户的遮遮阳，如如需要可可选活动动遮阳或或水平（垂直）固定外外遮阳方方式。东向选用对太太阳高度度不敏感感的遮阳阳措施，可选用用中等或或稍高SSC值的的镀膜玻玻璃（如如SC值为为0.66的Loow-EE膜），其余同同西向。4.3 模拟 HYPERLINK 计计算结果果表明，广州地地区办公公楼建筑筑采暖能能耗和空空调能耗耗均随窗窗墙比的的增大而而增大，因此，在满足足采光、通风的的前提下下，减小小窗户面面积有利利于该地地区建筑筑节能。不同朝朝向、不不同遮蔽蔽