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5、太阳直射得热对负荷的影响
太阳直射得热在夏季产生冷负荷,在冬季有利于削减热负荷,这对冬夏两季具有非常重要的影响。特别是夏季,对于玻璃幕墙类的建筑,它对冷负荷的多少起到决定性的影响,对照表3 及综合负荷值(表6) 。太阳直射导致的冷负荷分别占建筑总负荷值的98. 14 % ,93. 33 % ,88. 97 %。因此降低太阳直射得热是降低冷负荷值必须考虑的一种方法。
表4 中幕墙的冷负荷与表6 比较,发现非常有趣的是,对单体幕墙来说,太阳直射引起的冷负荷已超过了该幕墙所形成的总负荷,分别为129. 96 % , 120. 25 % ,120. 85 %。超出的部分必须通过该幕墙及该片墙体上少梁砖墙体向外逸出,也就是说在冷负荷状态下该幕墙的流量是从内向外,而不是通常认为的从外至内的流向。
因此,改善太阳直射得热是降低冷负荷最首要的任务。通过表3 可知,循环幕墙下降率为16146 %,而中挂能耗降低率为30166 %,在该方面都有相当的表现。对于单片幕墙来说,降低率分别为11174 %, 34115 %,循环幕墙冷负荷的降低率与整个建筑相比还低,说明循环幕墙对改善直射得热产生冷负荷作用偏弱,而中挂百叶将显著地增加为34115 %,高于整个建筑负荷的降低率近4 个百分点。
太阳直射得热也是减少冬季热负荷的重要原因,直接得热减少的热负荷值占建筑热负荷总值比例三成左右,在单体幕墙其比例更高,在六成以上。但减少热负荷的方法同样导致了太阳直射的得热量,在其它数值下降的同时,冬季太阳得热也同时下降,建筑负荷下降率分别为15. 15 % ,23. 30 % ,单体幕墙负荷降低率分别为39. 87 % ,56. 80 %。中挂百叶在太阳得热问题上由于具有可控性,优于循环幕墙,其降低速度明显低于循环幕墙的降低速度。
图5中幕墙的热负荷值均低于建筑热负荷值,两者差别清晰,说明幕墙所产生的热负荷值为建筑热负荷值的一部分,约为20 %～30 %。而对于冷负荷来说关系较为复杂,呈交叉状态,部分时间段幕墙的冷负荷高于整个建筑产生的冷负荷,必须通过其它构件消耗,产生热流反向运动,才能达到平衡。
6、玻璃导热及渗风冷热负荷的对比
影响幕墙建筑的另一个重要因素是玻璃导热问题。由于玻璃导热系数过高,为6. 40WP(m2 ·K) ,同时门窗幕墙玻璃的密封技术在国内还未得到根本解决,因此幕墙的节能问题一直困扰着建筑界。
在太阳直射得热部分分析了由于太阳直接得热过高,在冷负荷状态玻璃导热形成反向热流,从内至外,因此均为负值,由于太阳直射在冷负荷中起绝对作用,因此玻璃导热就显得不太突出。对于热负荷来讲,玻璃导热及渗风则是首要因素,在建筑负荷方面, 各自分别占总负荷的60119 % , 50191 % , 45198 % ,基本占总负荷的一半左右。
7、综合负荷
上面分析了影响负荷的几个主要因素,包括冷热负荷峰值、太阳直射、玻璃导热及渗风形成的负荷,事实上还有墙体、屋顶以及室内人体与照明形成的负荷,本文仅针对几个与幕墙相关的主要因素进行分析。
验算节能效益最终指标会落实在综合负荷上,因为它综合了各种正负两方面的影响,累积了不同程度的因素,因此作为衡量耗能指标应是最全面、最具说服力的一项。
与负荷峰值相反, 建筑冷负荷降低率为10.67 % ,22. 16 % ,与冷负荷相比建筑热负荷下降相对缓一些,下降分别为8. 60 % ,10. 28 %;说明改善幕墙的两种方法对于热负荷更为有效,同时也说明幕墙产生的冷负荷在建筑冷负荷中所占的比例非常大,三者分别为63. 88 % ,61. 46 %和52. 44 %。
8、结论
根据上述各项指标分析,可以得出以下结论(见表7) 。据有关资料记载,该类幕墙节能效益约38 % ～52 %[1 ] ,经Doe - 2. 1 验算与资料记载相符。幕墙本身导致大量冷负荷产生,降低冷负荷难度较大,是今后研究的重点。在夏热冬冷地区,协调冬夏两季的矛盾是玻璃幕墙节能的方向之一。
参考文献
[1]谢士涛. 通风节能环保幕墙[J] . 建筑学报,2001 , (7) .
[2]杨红,余庄. 可控性建筑设计[J] . 华中建筑,2001 , (3) .
