夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准中窗墙面积比确定

1、夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准中窗墙面积比确定 夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准中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1040一，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2080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

2、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

3、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

4、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（19891998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地区地方太阳时6789101112131415161718南京n31771081311481581631601511351138442w(e)2768981201371471623635627107787214

5、41sw(se)3775103124139159309405545579613579320s131196157168261323347331276189145192160h751905127118669691008982892745554335115n49.9106.4134.6152.4176.1190.5195.3190.5176.1152.4134.6106.449.9w(e)25.173.7117.7151.9176.1190.5222.5298.6372.6398.8361.6254.3102.4sw(se)25.173.7117.7151.9176.1192.5259.2324.5

6、354.934228117862s25741221742332722862722331741227425h95292512698838927956.892783869851229295成都n28871131391571721761721571391138728w(e)14427093109119123303454551572496308sw(se)1442709310912414561032631729415944s14275113204251259251204113754213h7227043361075084087684075060943324072注：以上数据为19891998的累计10

7、年统计值 部分城市室外气象参数近10年来统计值表2城市最冷月平均温度（）日平均温度5天数（天）最热月平均温度（）室外计算平均风速（m/s）日照度（%）极端温度（）冬季夏季冬季夏季冬季夏季南京1.98328.42.62.64648-14404.14229.22.72.72646-9.838.9成都543.825.51.21.21921-1.036.2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： 朝向窗外环境条件窗的传热系数k（w/cm2）窗墙面积比0.25窗墙面积比0.25且0.25窗墙面积

8、比0.25且0.35窗墙面积比0.35且0.45窗墙面积比0.45且0.5北（偏东60到偏西60范围）冬季最冷月室外平均气温54.74.73.22.5-冬季最冷月室外平均气温54.73.23.23.2-东、西（东或西偏北30到偏南6范围）无遮阳措施4.73.2-有外遮阳太阳辐射透过率20%4.73.23.22.52.5南（偏东30到偏西30范围）4.74.73.22.52.5注：1.厨房、卫生间窗墙比不受此表限制。2.东、西向窗墙面积比大于0.25时，必须按有外遮阳方式考虑。近年来居住建筑的窗墙面积比有越来越大的趋势，这是因为商品住宅的购买者大部分希望自己的住宅更加通透明亮。考虑到临街建筑立面

9、美观的需要，窗墙面积比超过4.0.5条的规定值是允许的，但当窗墙面积比超过规定值时，应首先考虑减小窗户（含阳台透明部分）的传热系数，如采用单框双玻璃或中空玻璃窗，并加强夏季活动遮阳，其次可考虑减小外墙的传热系数。大量的调查和测试表明，太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因，日本、美国、欧洲以及香港等国家和地区都把提高窗的热工性能和阳光控制作为夏季防热，住宅节能的重点，而且建筑普遍在窗外安装有遮阳措施。而这一地区现有的窗户普遍为合金窗，传热系数大，空气渗透严重，而且大多数建筑无遮阳措施。因此，应对窗的热工性能和窗墙面积比作出明确的规定。以冬冷夏热地区六层砖混结构试验建筑为例，南

10、向4层一房间大小为5.1m（进深）3.3m（宽）2.8m（高），窗为1.5m1.8m单框铝合金窗在夏季连续空调时，计算不同负荷逐时变化曲线，可以看出通过墙体的传热量占总负荷的30%，通过窗的传热量最大，而且通过窗的传热中，主要是太阳辐射对负荷的影响，温差传热部分并不大，如图3、图4所示。因此，应该把窗的遮阳作为夏季节能措施一个重点来考虑。条文中对西（东）向窗墙面积比限制较严，是因为夏季太阳辐射在西（东）和最大，如图5所示，为夏热冬冷地区几个主要城市夏季不同朝向墙面日辐射强度的日变化规律，可以看出不同朝向墙面日辐射强度的日变化规律，可以看出不同朝向墙面日辐射强度的峰值，以西（东）向墙面为最高，西南（东南）向墙面次之，西北（东北）向又次之，南向墙更为次之，北向