杨木和王健！阮应君：季志英：李芃1同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司2同济大学机械工程学院
摘要对于集办公、酒店与商业为一体的玻璃幕墙建筑来说影响空调冷负荷的主要因素是围护结构冷负荷和新风冷负荷.本文通过设定照明开关时间表、房间人员逐时在室率和电器设备逐时使用率模拟计算了上海某大对空调负荷的影响做了定量分析得出玻璃幕墙的遮阳系数是影响围护结构空调冷负荷的主要因素而传热系数 厦设计日逐时空调冷负荷并对设计日空调负荷特性进行了分析.同时本文对玻璃幕墙的遵阳系数与传热系数的影响几乎可以忽略不计的结论.
关键词空调冷负荷玻璃幕墙遮阳系数
Simulation and Analysis of Air-conditioning Cooling Load of a Glass Curtain Wall Building
YANG Mu-he' WANG Jian’ RUAN Ying-jun' LI Zhi-ying' LI Peng*1 Architectural Design and Research Institute of Tongji University (Group) Co. Lid2 School of Mechanical Engineering Tongji University
Abstract: For the building plex integrated with offices hotels and mercial building the main effects of coolingload for air-conditioning system are the building envelope and fresh air-cooling load. In this paper by setting a time tablefor the lighting switch (%) hourly ratio of staff at room (%) and hourly ratio of equipment utilization (%) the cooling load for air-conditioning system was simulated and analyzed. The paper also analyzed the shading coefficient and heattransfer coefficient of the glass walls impacting on air conditioning load. Results show that shading coefficient is themain effect of building envelope cooling load while the effects of heat transfer coefficient is almost negligible.Keywor ds: air-conditioning cooling load glass curtain wall shading coefficient
来，大型公共建筑在中国大地如雨后春笋般拔地而大厦位于浦东陆家嘴金融贸易区是座集办公、酒店与起.特别是上海地区综合型高层建筑更是发展迅速.商业为一体的综合型建筑.建筑为钢结构形式，外围在这些高层建筑中，很大一部分都采用玻璃幕墙形荷一项就已占到了整个浦东新区总用电负荷的10%， 式.据统计在浦东陆家嘴金融贸易区仅空调用电负而其面积仅为整个新区的0.33%，而这些所耗电能的50%以上是通过玻璃幕墙建筑消耗的.因此对于玻璃幕墙建筑来说空调负荷的准确计算不仅关系到舒适 性问题，也是空调系统配置与运行分析的基础：本文
随着国民经济的发展和城市化速度的加快近年以上海某大厦作为空调冷负荷计算与分析的基础，该护结构采用双层玻璃幕墙形式窗墙比达70%左右.
设定 1围护结构热工参数以及室内设计参数的
空调负荷主要包括人员负荷、照明负荷、设备负荷、国护结构负荷和新风负荷等.为了计算负荷首先
需要对围护结构热工参数（表1）和室内设计参数（表2）进行设定
表1围护结构热工参数
68A/E 132
表2室内设计参数
度 (代)品度 T)度 (/R 1%) (p/m)36RW 3* 2 12营业行
2各功能区运行模式的设定
参照（公共建筑节能设计标准）（GB50189-2005），在计算该大厦空调冷负荷时对办公室、宾馆、商场分（%）和电器设备逐时使用率（%）.由于贵宾室、会议 别设定了照明开关时间表（%）、房间人员逐时在室率室、观光区和宴会厅所占面积不大，为了简化计算贵宾室和会议室采用办公室的运行模式、宴会厅采用宾馆的运行模式.办公室、宾馆、商场运行模式分别见图1、图2和图3.
图1办公室运行模式
图2宾馆运行模式
图3商场运行模式
3夏季空调冷负荷计算结果
通过计算得到夏季设计日空调冷负荷的逐时值，如图4所示.
图4夏季设计日空调逐时冷负荷
空调冷负荷主要包括人员负荷、照明负荷、设备负荷、围护结构负荷和新风负荷等其组成结构如图5.
图5空调冷负荷的组成
在下午17:00最小值为2649kW出现在早上5:00.从 在图4中夏季冷负荷最大值为44055kW出现早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.
如图6所示. 该大厦夏季各项冷负荷占空调总冷负荷的比例
图6各项冷负荷占空调总冷负荷的比例
通过分析图5、图6数据可以发现夏季冷负荷主要由新风冷负荷和围护结构冷负荷产生，分别为39.7%和26.7%照明负荷最小仅占4.6%人员负荷与设备负荷分别为15.6%和13.4%.之所以会出现这 种情况是因为该大厦的外围护结构采用双层玻璃幕墙，受到较强太阳辐射的影响同时为了保证室内空气品质新风量取值较大而人员负荷与设备负荷则相对较小.
4玻璃幕墙对围护结构负荷的影响分析
广泛在使建筑变得美观的同时，也增加了建筑的空 近年来在高层建筑中玻璃幕墙的使用越来越调能耗.本文通过定量的研究来讨论玻璃幕墙的遮阳系数SC与传热系数k对空调负荷的影响.
4.1玻璃幕墙的遮阳系数SC对围护结构负荷的影响
遮阳系数，是指玻璃在无其他阳措施的情况下对太阳辐射得热的减弱程度.其数值为透过玻璃的太阳辐射得热与透过3mm厚普通透明玻璃的太阳辐射 得热之比
在把玻璃幕墙的传热系数定为2.1W/（m²C）的情况下本文分别计算了阳系数为0.10.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7时夏季设计日围护结构的逐时冷负荷与最 大冷负荷.其中围护结构逐时冷负荷的计算结果如图7所示.
图7不同SC值条件下的夏季设计日围护结 构逐时冷负荷
由图7可以看出围护结构冷负荷随着遮阳系数的增大而增大，下午17:00达到最大值-从早上6:00到 14:00冷负荷是逐时增加的.17:00到24:00冷负荷呈快速下降的趋势而1:00至5:00冷负荷数值很小呈缓慢下降趋势.
结构冷负荷的影响，图8列出了不同遮阳系数水平下 为了表征玻璃幕墙的遮阳系数SC对设计日围护对应的围护结构设计日最大冷负荷.
图8不同SC值条件下的夏季设计日围护结构最大冷负荷
据图8，可得到在玻璃幕墙的传热系数定为2.1W/(m²C）时遮阳系数SC与围护结构冷负荷的对应关系如表3所示.
表3遮阳系数SC与围护结构冷负荷的关系
空调冷负荷就增加约1600kW平均增幅达19.2%.这 分析表3数据遮阳系数每增加0.1围护结构的就说明对于采用玻璃幕墙作为围护结构的建筑来说，玻璃幕墙的遮阳系数SC对围护结构的冷负荷有很大的影响
随着围护结构冷负荷的增加空调总冷负荷也随之增加.图9表达了空调总冷负荷及围护结构冷负荷占总冷负荷的比例与阳系数的关系.图9表明遮阳系数SC越小空调总冷负荷越小且围护结构冷负荷负荷为35918kW围护结构冷负荷占总冷负荷的比例 占总冷负荷的比例也越小.当SC为0.1时空调总冷仅为10.19%，而SC为0.7时，空调总冷负荷为45682kW，围护结构冷负荷占总冷负荷的比例达到了29.31%
图9不同SC值条件下的总冷负荷及围护结构冷负荷占总冷负荷的比例
4.2玻璃幕墙的传热系数k对空调负荷的影响
把玻璃幕墙的遮阳系数SC定为0.6在传热系数2.3 W/(m²- C)、2.5 W/(m² C)、2.9 W/(m²-C) 以及 3.1W/(mC）时计算夏季设计日国护结构的逐时冷负荷与最大冷负荷.其中，国护结构逐时冷负荷的计算结果如图10所示.
图10不同值条件下的夏季设计日围护结构逐时冷负荷
由图10可以发现，当玻璃幕墙的遮阳系数SC一定时，围护结构的冷负荷随着传热系数的增大而增大但增幅很小.从早上6:00到14:00冷负荷是逐时
增加的，14:00达到最大.17:00到24:00冷负荷呈快速下降趋势. 下降的趋势而1:00至5:00冷负荷数值很小呈缓慢
为了表征玻璃幕墙的传热系数k对设计日围护结构冷负荷的影响图11列出了不同传热系数水平下对应的围护结构设计日最大冷负荷.
据图11，可得到在玻璃幕墙的阳系数SC定为0.6时，传热系数k与围护结构冷负荷的对应关系如表4所示.
图11不同k值条件下的夏季设计日围护结构最大冷负荷
表4传热系数k与围护结构冷负荷的关系
找括手数（W(mC))17 东护达科冷免度 （(1) 11330 11564 1170 1195球 12157 12357 1255 12% 19 23
分析表4，当传热系数每增加0.2W/（m²C）时围护结构的冷负荷增加量约为200kW，平均增幅仅为1.6%.这就说明对于采用玻璃幕墙作为围护结构的建筑来说玻璃幕墙的传热系数对围护结构冷负荷的影响有限
随着围护结构冷负荷的减少空调总冷负荷也随之减少.图12为空调总冷负荷及围护结构冷负荷占总冷负荷的比例与传热系数的关系.图12表明，传热空调总冷负荷的比例也越大.当k为1.7W（m²C）时， 系数k越大空调总冷负荷越大且国护结构冷负荷占围护结构冷负荷占总冷负荷的比例为26.04%而k为3.1 W/(m² C)时 为 28.32%.
图12总冷负荷及围护结构冷负荷占总冷负荷的比例
通过以上分析不难发现相比于传热系数k玻璃幕墙的遮阳系数SC对围护结构的冷负荷有更大的影响.根据以上计算数据遮阳系数SC每增加0.1围
5结论
参考文献
（上接47页）
护结构的空调冷负荷平均增幅达19.2%，而传热系数每增加0.2W/（m²C）围护结构的空调冷负荷平均增 幅仅为1.6%
通过上文分析研究可以得出以下几点结论：
1)该大厦的空调冷负荷主要由新风负荷和围护结构负荷组成两者占到空调总冷负荷的66.4%.因此，要减少该建筑的空调能耗应该首先考虑这两部分的节能问题
2）在计算空调负荷时参照（公共建筑节能设计标准）（GB50189-2005），分别设定了照明开关时间表（%）、房间人员逐时在室率（%）和电器设备逐时使用率（%）这就为计算设计日空调逐时冷负荷的准确度 提供了必要的依据.
3）通过探讨以玻璃幕墙作为围护结构的建筑发现玻璃幕墙的阳系数SC对空调负荷有很大的影响而传热系数k的影响几乎可以忽略不计.因此在 选择玻璃幕墙时单纯从空调节能的角度出发应该考虑遮阳系数较小的玻璃幕墙.
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