建筑朝向对玻璃幕墙建筑空调冷负荷影响的分析

* 2009年 12月 洁净与空调技术CC&AC 第 4期 建筑朝向对玻璃幕墙建筑空调冷负荷影响的分析 同济大学机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院 杨木和 * 李志英 摘 要 以上海地区为例，采用暖通空调负荷计算及分析软件HDY-SMAD模拟分析了建筑朝向和玻璃幕墙建筑 冷热负荷的关系。模拟结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，对于玻璃幕墙建筑，合理选择建筑朝向，对玻璃幕墙建筑冷负荷有很大的影 响。 关键词 建筑朝向；玻璃幕墙；空调；冷负荷 Analyze Cooling Load on the Effect of Building Face of the Glass Curtain Wall Construction Yang Muhe and Li Zhiying Abstract In this paper, taking Shanghai Zone as an example, using the Heating Ventilating and Air Conditioning load calculating software HDY-SMAD to simulate and analyze the relationship between building face of the glass curtain wall and air conditioning cooling load. Research shows that choosing building face as reasonable can greatly affect air condi- tioning cooling load of the glass curtain wall construction. Keywords Building face; Glass curtain wall; Air conditioning; Cooling load 杨木和，男，1 9 8 3 年生，在读硕士研究生 200092，上海市杨浦区铁岭路 28弄学生公寓 6号楼 1004-3室 13621856596 E-mail: yangmuhee@163.com 收稿日期：2009-6-17 0 引言 建设资源节约型、环境友好型社会，是我国 社会、经济发展的客观要求。节约能源是创建资源 节约型社会的重要组成部分，据统计，建筑的运行 能耗约为全社会商品用能的 3 0 %，在公共建筑 （特别是大型商场、高档旅馆酒店和高档办公楼等） 的全年能耗中，大约50%~60%消耗于空调制冷与采 暖系统，而在空调采暖这部分能耗中，大约 20%~50%由外围护结构所消耗。因此，对于建筑 节能来说，做好建筑围护结构的节能工作显得特别 重要。建筑围护结构的节能 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 不仅关系到围护结 构的热工性能，而且包括建筑的体形系数、窗墙比 以及建筑朝向等重要问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 在建筑布局中，建筑物的朝向问题是一个重要 的问题，因为建筑物的朝向和通风、采光及日照等 有直接的关系。朝向是指建筑物主立面（或正面）的 方位角。建筑朝向选择的原则是夏季能利用自然通 风并防止太阳辐射，冬季又能获得足够的日照并避 开主导风向。本文根据上海这一特定地区的地理与 气候特点，分析建筑朝向对空调冷负荷的影响。 1 建筑模型与设计参数 建筑模型平面图如图 1所示，建筑朝向为坐北 朝南形式。该建筑模型为一幢二层楼别墅，层高为 3.6 m，其平面面积为 330 m2，东、西、南、北 向都设有大面积玻璃幕墙，各朝向外墙的窗墙比均 为 5 5 %。 图 1 建筑模型平面图 上海市位于夏热冬冷地区，夏季需要制冷， 冬季需要供热。本文在计算建筑的冷负荷时，夏季 室温设定为 25℃，相对湿度为 55%。围护结构热 工参数如表 1所示。 为了突出建筑朝向对建筑围护结构冷负荷的影 响，本文不考虑新风、室内人员、发热设备以及照 明等因数的影响，同时忽略空气渗透的影响。 表1 围护结构热工参数 2 计算结果 根据室内计算参数、图 1所示玻璃幕墙建筑模 型以及表 1数据，运用暖通空调负荷计算及分析软 件HDY-SMAD，计算出了建筑朝向为坐北朝南， 窗墙比为55%时的空调设计日逐时冷负荷，计算结 果如图 2 所示。 图 2 坐北朝南时空调设计日逐时冷负荷 由图 2可知，逐时冷负荷最大值出现在 17:00， 为 31941 W，最小值为 7184 W，出现在 5:00。从 1:00到 5:00之间负荷是逐时下降的，而从 6:00到 17:00之间逐时上升，达到峰值后又开始下降。 3 不同朝向时计算结果的比较 根据图 1所示的建筑平面图，把该建筑模型顺 时针依次旋转 45º，可得到该建筑的不同朝向形 式，分别为：坐东北朝西南、坐东朝西、坐东南朝 西北、坐南朝北、坐西南朝东北、坐西朝东及坐西 北朝东南。 在不同的建筑朝向下，计算得到空调设计的日 逐时负荷和不同建筑朝向时对应设计的日最大冷负 荷，其计算见图 3和图 4。 图 3 不同朝向时空调设计日逐时冷负荷 图 4 不同朝向时空调设计日最大冷负荷 图 5 不同朝向建筑与坐北朝南建筑相比的节能比例 根据图 3、图 4 和图 5 数据，可知：坐北朝 南和坐南朝北建筑朝向形式下的空调冷负荷相差很 小，与其他建筑朝向相比，坐南朝北时最小，而坐 西北朝东南时最大。因此，如果不考虑其他因数的 影响，单纯从建筑朝向的角度考虑，坐南朝北时最 有利于节能，而坐西北朝东南的建筑形式最不利于 建筑节能。 为了说明以上出现的情形，在图 1所示的建筑 模型中，选取南向墙作为计算的依据，分别计算其 东、东南、南、西南、西、西北、北和东北各方向 上外墙的空调设计日逐时冷负荷和空调设计日最大 冷负荷。计算结果如图 6和图 7所示。 图 6 各方向外墙的空调设计日逐时冷负荷 图 6和图 7显示，南、北外墙的逐时冷负荷在 一天中比较稳定，而其他外墙的逐时冷负荷在一天 中变化较大。在该计算模型中，东外墙的最大冷负 荷为 16361 W，出现在 9:00，西外墙的最大冷负 荷为 18510 W，出现在 17:00，而南、北外墙的 最大冷负荷分别为 7553 W和 6302 W，都出现在 由图 4数据，以坐北朝南形式的空调设计日最 大冷负荷作为比较基准，其他朝向的建筑与其进行 对比，可得到其他朝向的建筑与坐北朝南形式的建 筑相对比例，从而进一步得到围护结构各朝向的节 能情况。比较结果见图 5。 第4期 建筑朝向对玻璃幕墙建筑空调冷负荷影响的分析 . 7 . 图 7 各方向外墙的空调设计日最大冷负荷 13:00。由以上分析可知，西外墙的冷负荷最大， 南外墙的冷负荷最小，南、北外墙的冷负荷远小于 东、西外墙，而其他朝向外墙的冷负荷介于东西外 墙与南北外墙的冷负荷之间。 上海地区，在进行建筑规划时，应合理选择的 建筑朝向。考虑到上海地区位于北纬 32º20'，东经 121º40'，夏季主导风向为东南风，冬季主导风向 为西北风，因此，在上海地区，建筑朝向选择坐北 朝南形式或北偏西 15º以内都是合理的。因为在上 海地区，下午2:00左右最热，当建筑物选择坐北朝 南形式或北偏西 15º以内时，下午 2:00以后太阳主 要照射建筑的西面墙，受日光照射的影响最小。同 时，夏季的主导风向为东南风，这种建筑布局与风 向接近垂直，有利于自然通风。 4 结论 根据上文的分析，可得到以下几点结论： （1）以上海为代表的夏热冬冷地区，建筑朝 向对玻璃幕墙建筑的围护结构冷负荷有一定的影 响。建筑坐北朝南时，其围护结构冷负荷相对较 小，坐西北朝东南时，其围护结构冷负荷最大。 考虑到上海的夏季主导风向为东南风，因此，在 上海地区，建筑物采用坐北朝南形式，或北偏西 15º以内不但是节能的，而且有利于自然通风。 （2）建筑规划阶段，在选择建筑的朝向时， 应分析多方面因素的影响，进行建筑的优化设计， 对于不同地区，应采用当地建筑最佳朝向或适宜的 朝向，尽量避免东、西向的日晒。 （3）由于建筑的围护结构的东、西向外墙的 冷负荷相对较大，在进行建筑的外墙设计时，应特 别注重对东、西向外墙的节能设计。 参考文献 [1] 李百战，田胜元，束传浩.建筑物空调节能与建筑设计的 研究[J]．重庆建筑工程学院学报，1999，12（4）：57-63 [2] 周吉祥.空调设计冷负荷确定中存在问题的探讨 [J]．制 冷空调与电力机械，2003，24（06）：45-47 [3] 王忠峰，张旭．长江中下游地区高层住宅建筑空调负荷 特点研究[J]．制冷空调与电力机械，2003，24（01）：11- 14 [4] 宋若生，高涛，邵海英．浅析建筑节能与空调节能[J]． 建筑节能，2007，35（07）：18-20 [5] GB50189-2005公共建筑节能设计标准 [6] 清华大学建筑节能研究中心. 中国建筑节能年度发展研 究报告 2008 [R]．北京：中国建筑工业出版社，2008 . 8 . 洁净与空调技术CC&AC 2009年