从建筑节能角度对窗墙面积比重新定义

从建筑节能角度对窗墙面积比重新定义安徽省纺织工业设计院沈念俊湖南大学马则权摘要随着建筑技术的发展，外窗的样式也得到发展，飘窗和凹窗等新形状的窗户得到广泛应用。但新型窗户的物理性能参数与普通平窗不同，通过实际计算数值比较，从节能角度来看，现有的窗墙面积比概念是不完善的，从窗户的热工性能角度进行补充定义，以适应建筑技术的发展显得非常迫切。对传统窗墙面积比与热工窗墙面积比进行有依据的科学换算有利于建筑设计人员采取恰当的节能措施，对节约能源有重要意义。本文以传统窗户为参照标准，尝试性地提出了等效窗面积系数、等效窗面积、材质热工换算系数、等效窗墙面积比四个新概念。关键词窗墙面积比等效窗面积系数等效窗面积窗户热工换算系数等效窗墙面积比0引言外窗是建筑必不可少的组成部分，与墙体和屋面相比外窗的热工性最差，是影响建筑环境和建筑能耗的重要因素之一，能其长期使用能耗约占整个建筑长期使用能耗的40-50％，十分可观，因此窗户的节能是建筑节能的重要突破口。近年来我国窗户节能领域出现了很多的新技术，由过去品种单一平窗发展得形式多样，热工性能也更为复杂。凭窗玻层数或窗传热系数，是很难衡量不同类型窗户在实际工况下的节能效果。如何根据不同地区的气象条件，合理选择合理确定窗墙面积比限值以求最精确设计，达到国家节能规划目标，则需要根据实际情况，重新审视一些基本概念，深入研究窗户的实际热工特性，从而科学合理地制定出各种窗户节能效果优劣的标准。随着建筑技术的发展，外窗的样式也得到发展，飘窗和凹窗等新形状的窗户得到广泛应用，但新型窗户的物理性能参数与普通平窗不同，通过实际计算数值比较发现新型窗户与普通平窗有较大热工性能差别，从节能角度来看，现有的窗墙面积比概念是不完善的，从窗户的热工性能角度进行重新定义以适应建筑技术的发展是非常有必要的，对它们进行有依据的换算有利于建筑设计人员采取恰当的节能措施。本文以传统平窗为参照标准，尝试性地提出了等效窗面积系数、等效窗面积、材质热工换算系数、等效窗墙面积比四个新概念。1传统概念传统窗墙面积比定义：窗户洞口面积与房间立面单元面积（即建筑层高与开间定位线围成的面积）的比值。该定义原指普通平外窗洞口面积与房间立面单元面积的比值，但是近年飘窗等特殊形状外窗得到广泛应用，其概念在热工领域的应用以不能满足要求，譬如飘窗是外凸窗，其各保温性能已发生变化。下面从窗户保温隔热性能、太阳得热性能和密闭性能角度将普通平外窗与飘窗展开对比分析。2热工性能对比2.1假设模型现假设在北半球北回归线以北，有同纬度两栋相邻结构完全一样的正方体单层建筑，每面外墙面积25（m2），东、南、西、北四个方向均有一个窗户，两建筑的外窗分别采用飘窗和普通平窗，且均为材质相同的对开窗，形状参数如下：平窗：宽*高2000*2000飘窗：宽*高*突出2000*2000*600二者区别：飘窗较普通平窗多出左右两片面积均为1.2m2的玻璃，还多出上下面积均为1.2m2的顶板和底板，考虑到顶板和底板的保温隔热效果较优以及为了计算的简便，本文就不将顶板和底板纳入计算范围了。2.2保温隔热性能、太阳得热性能对比在窗户的热工性能参数中，影响空调区能耗的主要因素是保温隔热性能、太阳得热性能和密闭性能。其中，密闭性能相关细节将在下面讨论。在相同气象参数下，窗户的节能效果主要和窗户朝向、窗户的保温性能和太阳得热性能有关，表一就相关细节进行分别统计。笑东、南、西、型北四个方向均掉有一个窗户，和以中缓午具1敌2屯点为例，飘窗膊的传热面积和事太阳得热的计网算原则如表二吃所示，飘窗和炒普通窗的传热蔬面积之和和太踪阳得热面积之勤和的计算结果创也在表二中作迎了统计，计算爪结果表明：飘摘窗的传热面积告和太阳得热面知积均为普通窗酱的硬1.虹6返倍气（互25.6/1签6=1.碧6咐，勺6.4/4=湿1.桶6岔）。领传热面积和太债阳得热面积是退外窗的重要形统状指标，可见佛在相同材质情肚况下，飘窗传岗递能量的能力园明显强于普通搭窗，而按照现替有窗墙面积比袍定义，飘窗和暴普通窗的面积柱计算方法是一弊样的。故窗墙污面积比定义已的经不符合实际鲁情况。票表一饿梯逐各部件在各方般向性能是否需锈要计算纽窗户朝向踢窗玻位置传飘窗纪平窗龙迅商保温隔热楼太阳得热辈保温隔热幻太阳得热矮浴东侧嘉是柏是直——近——境南甜正南纺是茎是药是谦是党乐西侧冷是疫是浮——笔——晒故东侧拆是艘——验——骤——禾北客正北秃是氧——罗是际——野湿西侧命是抵——撒——嘴——践饿南侧正是驻是假——缴——复东宏正东成是临是易是允是箩怒北侧宣是考——近——松——剪愿南侧邀是需是和——雄——亿西陆正西叔是个是脂是射是厘饮北侧则是忍——衔——井——垦表二似麻污各朝向传热面候积和太阳得热搏面积计算（肿m临2或）导窗户朝向掀窗玻位置锐飘窗绵平窗株栽反传热桂太阳得热木传热嚼太阳得热嗓伴东侧亩1.2弦0视0皱0贱南请正南哀4小4电4璃4倡温西侧疯1.2损0鸟0罢0券巷东侧夏1.2扑0惊0啊0筒北候正北窃4男0父4火0视械西侧耳1.2驳0属0隐0龟清南侧武1.2距1.2擦0盒0松东秩正东汉4汽0末4默0县勺北侧临1.2城0决0挽0沾税南侧饶1.2娘1.2造0遗0代西否正西倾4厘0栗4胁0棵纳北侧燥1.2骑0际0易0快合计面积梅25.6殃6.4碌16猛4证2.3拖福雨水渗漏、抗部风压、空气渗透漏对比评雨水和空气主撤要是通过窗户忠上的缝隙渗漏念进房间的。两抹窗对比，对于鞋正常的活动连蝴接部位，普通椅外窗和飘窗的烫缝隙长度是一夸样的。但当窗称户安装质量不粘过关或老化时滩，窗户的玻璃委和窗框的连接婚部位就会存在广缝隙，而飘窗厌的密封条长度饶（傲20.4同m达）是普通外窗转密封条长旦（园12主m蚁）度滚的其1.8萄7洁倍，飘窗的雨补水渗漏量是要活较普通外窗略长大一些的。因逮此，在同样墙巩洞面积的情况率下，飘窗的雨幻水渗漏量、抗临风压能力、空诸气渗漏量要远本大于普通外窗溜。但是塞对窗户能耗的病影响较保温性灯能和太阳得热完性能相比，塞只占很小比例铲，味而且以蓝目前的技术水洋平，练可以寇使窗户达到优药良的密闭性能穴，必窗户密闭性能衫对掠空调区录能耗的影响塌在某些情况下燃可以忽略不计习。但毕竟还是鹊存在一定差值培。3新定义谋通过上例可见趁，从节能角度快评判现有的窗它墙面积比概念从是不完善的，帽应从窗户的热李工性能角度进胡行补充定义，炮以适应建筑技屡术的发展，下溜面是笔者尝试相性提出的几个蜻新概念，以供巧相关人员开拓贤思路：申等效窗面积系棍数：假使在某六窗户洞口上应在用材质不同的舅窗户，那么，做等效窗面积系份数霉=供设计用窗消耗墙的建筑能源年歇总伐量弊/尾平窗消耗的建塌筑能源年总量窑，普通平窗的糕等效窗面积系欠数松为岂1利。己等效窗面积：知等效窗面友积栽=漫等效窗面积系冤数歌*劳窗户洞口面积合（即用于该洞材口上的同种材认质普通平窗面新积）件窗户热工换算叼系数：以一种左通用窗户材料鬼的综合热工性乓能作为参照基歉准，其它窗户厅材料的综合热词工性能与其比士值即窗户热工塔换算系数，用俘于不同材质窗突户间的综合热潜工性能转换，纳同种材质同种乏型号窗户的系行数营为红1.溉等效窗墙面积惊比：等效窗户键面宁积丛/岩房间立面单元陶面积（即建筑戴层高与开间定医位线围成的面蹄积）虎4罗米新定义算例姑假设上述两个凳窗户的得热和左失热苹评价参数（主洪要依据互太阳得热系数过、整窗传热系户数和空气渗透泊率填等参数考量）桌综合为：飘窗宗为左10极0纪（绩KW解/责年），平窗闷为狡5似0壶（谊KW爆/伸年），且以该合种材料的平窗新为参照基准。胆则相关概念关过系如下：会窗墙面积涛比炕=4/25=责0.1啄6折。烧等效窗面积系滔数枝=省设计用窗消耗昂的建筑能源年盛总脖量智/株平窗消耗的建定筑能源年总北量呈=100/5糠0=化2疤。蕉等效窗户面帆积脱=锹等效窗面积系膀数病*禁窗户洞口面质积布=2*4=慧8独（栗m建2球）。落窗户热工换算仅系旋数献=旨在同样热工环茄境，两个窗户炎洞口面积一样吵的条件下，设猴计用平窗消耗玻的建筑能源年疤总负量史/论平窗消耗的建接筑能源年总套量呈=50/50境=懂1链。绍等效窗墙面积勒比朱=奉等效窗户面些积产/尘房间立面单元乎面晚积痰=8/25=脱0.3沙2恼。5结论胁本定义简洁明忽了，操作简单情。根据新定义知，可将现有窗献户的类型以及毫材料的热工性及能进行测量统客计和实际应用侮分析，将修正洋后的相关参数叉统计成可快速盯查阅的简洁图疯表，无须设计泥人员就此进行委纷繁复杂的计授算，就江可以帮助设计扔人员迅速准确耐地炼计算器窗户在具体城装市具体朝向使动用时的节能效布果，从而因地甘制宜地采用节邮能顿措施相，避免盲目性扯。节约了时间淋，提高了效率严，新的定义应挤用在热工领域凑比传统窗墙面蜻积比概念更为蒙合理。参考文献：兆中华人民共和妥国建设索部街.悔公共建筑节能气设计标慧准拥GB5018粪9-2005颤.留北京：中国建脱筑工业出版社哨，响2005肿中华人民共和楼国建设挣部展.呆营采暖妹通风与空气调看节设计规炊范巷GB5001玉9-2003与.遵北京：中国建旷筑工业出版社傻，浩2004债安徽省工程建粥设标准设计办忠公侨室苏.蕉好安徽省民用建桐筑节能设计标品准（居住建筑殃部分仓）搬DB34/2论12-200珍0旋.僚合肥：安徽省适质量技术监督毒局，安