4.2外窗節能構造設計
“滬上·生態家”針對上海地區的氣候特征,在有效控制窗戶面積的基礎上,提出了雙層窗的節能構造理念。雙層窗是相對單層窗而言的,其由內外兩層窗構成(如圖10所示),兩層窗中間裝有遮陽系統,由于內外窗都可以根據需要打開或關閉,因此外窗的綜合傳熱系數、遮陽系數和氣密性都實現可有效控制，從而實現有效節能目標。
圖11為雙層窗在不同季節時的運行控制模式。冬季:白天內外層窗戶和遮陽簾關閉,此時內外層窗戶間由于太陽輻射而形成溫室以降低室內外溫差,減少室內外散熱損失;夜間內外層窗戶關閉,而打開的遮陽簾可使外窗綜合傳熱系數降低,從而減少外窗散熱,實現冬季保溫節能。
過渡季:當室外氣溫處于舒適溫度范圍時,內外層窗戶全部打開,通過窗戶的空氣滲透量得到提高,通風效果明顯增強,而遮陽簾的開啟與否根據太陽輻射情況確定。
夏季:白天晴天時可開啟外側窗戶并打開遮陽簾,通過外遮陽作用控制太陽輻射,提高窗戶綜合隔熱性能,陰天時則關閉內外窗戶,降低窗戶的傳熱系數,減少由室外進入室內的熱量,實現空調節能;晚上若室外氣溫在舒適范圍內時,可全部開啟窗戶,充分利用自然能源降溫,當不在舒適范圍內時關閉窗戶以減少冷量散失。
在項目設計和實施過程中, “滬上·生態家”除南向部分窗戶采用雙層窗外,其余外窗采用低輻射中空斷熱鋁合金窗(玻璃構造為8+12A+8LOW-E),具體性能指標如表2所示。
表2“滬上·生態家”外窗性能參數
4,3外窗節能設計效果分析主要通過對“滬上·生態家”自然通風、自然采光和節能效果分析驗證外窗節能設計的合理性與有效性。
圖12為自然通風CFD模擬分析結果圇。從圖中可以看出,在風壓作用下建筑自然通風效果良好。
圖13為自然采光分析結果圇。結果顯示,該建筑90%以上主要功能空間的采光系數能滿足《建筑采光設計標準》GB/T50033-2001的要求,自然采光效果良好。
由于“滬上·生態家”世博會期間展示型式為住宅,會后為辦公建筑,因此該建筑圍護結構設計除須滿足居住建筑節能設計標準要求外,還應同時滿足公共建筑節能設計標準要求。表3為外窗相關參數與節能標準對比結果,從表3可知, “滬上·生態家”除了北向外窗窗戶面積超出了居住建筑節能設計標準要求外,其他參數全部滿足要求。而能耗分析結果則顯示[1],若“滬上·生態家”以住宅方式運行時,與普通建筑相比,其綜合節能率達到了70%。而以辦公方式運行時,與普通建筑相比,其綜合節能率為運行時,與普通建筑相比,其綜合節能率為61,29％。
5、結論
本文主要針對上海夏熱冬冷地區的氣候特點,通過外窗系統的理論分析,提出了一種獨特的雙層窗節能構造體系。該雙層窗構造可通過不同的操作模式提高外窗與氣候的適應性,有效解決了“滬上·生態家”外窗夏季隔熱、冬季保溫和過渡季通風的功能需求。驗證結果顯示,其具有良好的通風、采光和節能特性。
本項研究工作得到了國家科技支撐計劃課題“世博城市最佳實踐區“滬上生態家”建設運營深化研究”課題(2009BAK43B29)的資助。
參考文獻
[1]11上海市建筑科學研究院.智能化生態建筘技術集成研究課題子課題研究報告——建筑節能研究.上在霧,2008
[2]上海市建筑科學研究院,智能化生態建筑技術集成研究課題子課題研究報告——建筑環境關鍵技術研究.上海,2008
[3l上海市工程建設規范.居住建筑節能設計標準DG/TJO8-205-2008
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