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1、第20卷第2期华 中 科 技 大 学 学 报(城市科学版)Vol.20No.22003年6月 J.ofHUST.(UrbanScienceEdition)Jun.2003可控性玻璃屋顶节能分析11张 勇 余 庄(1.华中科技大学 建筑与城市规划学院,湖北 武汉 430074)摘 要:通过运用DOE22.1节能分析软件分析了玻璃屋顶节能的几种措施的热工性能差别,并从冷热负荷、太阳辐射及其经济价值几个方面定量地阐述了降低玻璃屋顶带来的能耗损失的方式,并且计算出各种方法的差异,得出较合理的办法.关键词:建筑节能;
2、太阳辐射; 玻璃屋顶; 贮水屋顶; 冷屋顶中图分类号:TU201.5 文献标识码:A 文章编号:100025730(2003)0220020204 玻璃网架屋顶是近年来较为流行的一种建筑我国南方炎热地区通常采用天井加强通风,[2]艺术措施.这种艺术性的追求是以牺牲能源和室改善室内热环境.如果对天井加以控制,则可以内环境为代价的,如何解决巨大的能耗及节能效改善居住环境,节能取得显著效果(图2).这个构果如何定量,是一个值得探讨和重视的问题.思可以借鉴于玻璃屋顶隔热保温,特别对夏热冬[3]70年
3、代后期,美国有一幢被动式太阳能住冷地区阳光的控制非常有效.还有一种方法是[1]宅,它的居住空间的天花板全部用水层覆盖,水屋顶采用压型高强度材料,凹槽内轻质种植,凸处用抗紫外线聚氯乙烯水袋密封起来,水袋上有充透明采光.在透明屋顶下设置卷帘,对屋顶功能加气腔,冬季充气,夏季放空.屋顶浅池上是一套水强,并可在冬季夜晚把屋内向外的辐射反射回来,平安装在钢轨道上的活动保温系统,用电动机操减少热损失.作(图1).该住宅使用后,室内温度变化较小,波动范围在18.9～22.8℃之间,而室外平均温度全年在8.3～27.8℃之间
4、波动,此建筑完全采用太阳能和降温,未设置采暖设施.此方案适合寒冷地区,采暖是重点.图2 可控天井顶玻璃屋顶中的第一影响要素是太阳辐射,加强对太阳辐射的控制是必需的方法.近年美国流[4]行一种新的节能方式——冷屋顶.通过在普通屋顶上涂亮色的高反射率涂料,减少空调冷负荷.根据加里弗尼亚及佛罗里达州的实测数据空调能耗减少10%～43%,高峰电力减少22%～25%.结合地域的气候特点,对于玻璃屋顶可采取图3的构造措施.这是屋顶水箱贮热和可控屋面的结合,通过对屋面的调节,以最有利的状态满足室内温度要求,在冬夏按不同的环
5、路围绕屋顶贮图1 水袋和保温系统横剖面图水进行热传递的过程.收稿日期:2002211202.作者简介:张 勇(19692),男,硕士研究生;武汉,华中科技大学建筑及城市规划学院(430074).基金项目:国家自然科学基金资助项目(59978017).©1995-2003TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期张 勇等:可控性玻璃屋顶节能分析·21·图4 假定建筑模型ömm2Wöm·K;c.新风按门窗渗透风量计算;d.玻璃屋顶按双层玻璃构造
6、设计,传热系数为3.2Wö22m·K;e.地面传热系数0.2Wöm.f.冷负荷室内计算温度26℃,热负荷室内计算温度18℃.2 冷热负荷峰值图3 注水玻璃网架屋顶冷热负荷峰值是统计建筑负荷的计算值,直接影响最终设备安装功率的大小,是建筑耗能的1 方法分析一项重要指标.冷热负荷峰值的相关要素如表1.表1 冷热负荷峰值的相关要素采用计算软件为JGJ13422001 《夏热冬冷玻璃屋顶贮水屋顶冷屋顶地区居住建筑节能标准》中推荐的DOE-2.1.此项目冷热冷热冷热软件具有综合性、系统性及相当的精确度,其将某t6.13
7、3pm1.128Am6.133pm1.128Am5.244pm1.126Am一局部变化置于整体环境中,测算其对环境总的干球温度ö℃332333233624影响力.作者计算了两种极限状态:冬季最大量太湿球温度ö℃26242624272421阳辐射进入室内即贮水屋顶风速öm·s5.70.85.70.81.61.2;夏季太阳辐射最大22辐射强度öW·m743074305730量反射到室外即冷屋顶.其余中间状态在两者之峰值ökW73.648230.2754.067224.17528.830226.726间以最节能和波
8、动温度最小原则调整.建筑假定在湖北潜江市江汉油田,东经112° 在冷负荷方面,冷屋顶做法最小值为28.83053′,北纬30°25′,属夏热冬冷地区.年平均气温为kW,比玻璃屋顶建筑冷负荷峰值降低了60.9%,16.5℃,最高温度为37℃,最低温度约-3.2℃.比贮水屋顶降低了26.6%.在热负荷方面,冷屋年平均降雨量为1150mm左右,年日照时数为顶做法最小值为-22.707kW,比玻璃屋顶建筑
