冬季太阳辐射对房间负荷影响分析

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1、冬季太阳辐射对房间负荷影响分析北京市建筑设计研究院赵丽【摘要】分析了太阳辐射在不同季节特别是冬季对房间负荷的影响，进而对空调能耗的影响，指出冬季部分朝向过大的窗墙比是造成建筑物室内过热的主要原因，并通过对北京地区南向房间的太阳辐射计算分析冬季太阳辐射对房间负荷的影响，给出满足降低冬季采暖能耗条件下并保证全年节能时适宜的南向窗墙比限值。【关键词】太阳辐射得热窗墙比冬季部分朝向室内过热近几年来，公共建筑为了更加通透明亮，窗墙比有越来越增大的趋势，但不断增大的窗墙比所造成的空调期太阳辐射得热引起的负荷给建筑物的室内

2、环境也造成了很多困扰。对于建筑物的热环境来说，太阳辐射是一项重要的外扰，特别是透过窗墙比较大的建筑物，透过玻璃窗直接射入室内的辐射热，对房间的温度状况有着非常大的影响。在夏季通过外窗进入室内的太阳辐射增加了夏季空调能耗，在冬季通过外窗进入室内的太阳辐射有利于降低冬季采暖能耗，所以对于透过外窗的太阳辐射《公共建筑节能设计标准》【GB50189-2005】（以下简称《公建节能规范》）中是根据不同的气候条件分别对待的。对于夏热冬暖地区和夏热冬冷地区，认为夏季空调期的太阳辐射引起的太阳辐射得热是主要矛盾，因此对该地区

3、外窗的遮阳系数要求较高，而对于寒冷地区和严寒地区，认为进入室内的太阳辐射有利于降低冬季采暖能耗，而冬季采暖能耗在全年总能耗中占主导地位，故而对这两个地区的建筑遮阳系数要求较低（其中对严寒地区外窗的遮阳系数没有限制）。通过实地调查在北京的部分工程发现过大的窗墙比造成了冬季通过外窗进入室内的太阳辐射过大，甚至造成了冬季部分朝向建筑室内的过热，过大的太阳辐射热还延长了过渡季的空调供冷时间，造成了全年建筑能耗的增加。以某办公楼为例，在冬季即使是最寒冷的时候，只要是有太阳出现的情况下，南侧办公室均过热，办公室人员均采用

4、开窗等其他手段降温。在3月份刚刚停暖的时候，北侧的办公室通常还会感觉有点冷，而此时的南向房间就已经过热严重了。在每年4月份及5月初大楼没有空调供冷时(即过渡季时)，南向的办公室过热相当严重，这时单纯的开窗通风等措施已经不能缓解办公室的过热，很多人都采用自带电扇或用报纸贴在玻璃上的方式解决过热问题，通常大楼的空调系统不得不提前投入使用。这种情况就说明在冬季部分朝向的冬季进入室内的太阳辐射热过大，已经远远大于其他外维护结构的冬季热负荷，进而可以得出部分朝向的窗墙比过大，或外窗的遮阳系数过大。为此笔者进行了冬季太阳

5、辐射热负荷的计算。计算方法参照《采暖通风与空气调节设计规范》[GB50019-2003]（以下简称《暖通规范》）中夏季太阳辐射热负荷的计算。一、冬夏季围护结构传热负荷及不同月份太阳辐射得热形成的冷负荷计算根据《暖通规范》中6.1.10条透过玻璃窗进入空调区的太阳辐射热量，应根据当地的太阳辐射照度、外窗的构造、遮阳设施的类型、附近高大建筑或遮挡物的影响通过计算确定。同时《暖通规范》6.2.11规定透过玻璃窗进入空调区的太阳辐射热形成的冷负荷，应根据本规范第6.2.10条得出的太阳辐射热量，考虑外窗遮阳设施的种类

6、、室内空气分布特点以及空调区的蓄热特性等因素，通过计算确定。透过玻璃窗进入室内的日射得热分为两部分，即透过玻璃窗直接进入室内的太阳辐射热和窗玻璃吸收太阳辐射后传入室内的热量。【2】1.透过玻璃单位面积射入室内的太阳辐射得热按下式计算q1=0.889CZI2q1---透过单位面积玻璃的太阳辐射得热，W/m2I---太阳辐射照度，W/m（I值参见《民用建筑热工设计规程》【JGJ24-86】附表2.3）CZ---窗户的综合遮挡系数，2.透过单位面积玻璃传递的热量，该热量直接形成房间冷负荷，按下式计算CL2=q2=K

7、（tW-tN）2CL2---单位面积玻璃玻璃传递的热量形成的冷负荷，W/m2q2---透过单位面积玻璃传递的热量，W/m2K---玻璃传热系数，W/（m.K）tW---室外温度，oCtN---室内温度，oC3.透过玻璃单位面积射入室内的太阳辐射得热形成的冷负荷按下式计算CL=CLQq12CL---透过单位面积玻璃的太阳辐射得热形成的冷负荷，W/m2q1---透过单位面积玻璃的太阳辐射得热，W/mCLQ---冷负荷系数，以北京地区某办公楼标准层房间为计算对象，该办公楼体形系数<0.3,办公室房间尺寸9x5x3.

8、6m，房间只有一面南外墙，分别计算不同窗墙比条件下的太阳辐射得热负荷和围护结构总传热负荷。房间窗墙比和遮阳系数均取《公建节能规范》限值（窗墙比为0.2和0.3时《公建节能规范》对遮阳系数无限制，取0.8）计算结果见表一、表二：表一围护结构总传热负荷Q（W）（⊿t为室内外温差）窗墙外墙传外墙外墙传热外窗传遮阳系外窗面外窗传热总传热负2比热系数面积负荷热系数数积（m）负荷（W）荷Q（W）222W/(m.