胡建文成浩常亮许安琪“李攀
(1.西安新港分布式能源有限公司,西安710018:2.中国建筑西北设计研究院有限公司,西安710018)
[摘要]严寒地区供热周期普遍长达半年以上,冬季供热能耗远大于夏季供冷能耗.该地区采取逃阳措施后可以减少太阳辐射,降低夏季制冷能耗,但同时会导致冬季的供热能耗增加.本文探讨了西部严寒地区某公共建筑采用不同 遮阳措施后的全年能耗.结果显示:内遮阳可有效降低建筑夏季能耗.采用高反低透的材料,全年能耗增加6%.若内遮阳考虑“人为干预”,可实现夏季节能率25%.
[关键词】西部严寒地区;公共建筑:遮阳技术;节能率
Research on Sunshade Technology of Public buildings in Severe Cold Area of West China
Hu Jianwen? Cheng Hao² Chang Liang? Xu Anqi' Li Pan*
(I. Xian Xingang Distributed Energy Co. Ltd. Xi'an 7JG018; 2. China Architecture Nortwest Design and Research fsrizute Co. Lad.
Xian 770018)
hn tt of cooing insmmet Shading masres in his ara can rdce solar radatio and cooing cngy csmptioe in summer but at the same Abstract: The beating cycle in severe cold areas s generally more tha half ycar and the energy coumptio of heating in winter is much highertime lead to an increase in heating energy consumptioe in winer. This paper discusses the annual cnergy consumption of a public building withdifferent shading mcasares in the severe cold area of west China The results show that intemal shading can effectively reduce the enery consumptice of buildings in smme The use of high anti-w pemeablity materials te amal eneny consumpin inceased by 6% If *bmn nervntion* scoesidered in intemal shading the summer energy saving rate can be achieved by 25%.
Keywords: severe cold region of west China public buildings sunshade technology energy saving rate
设计.我国严寒地区以供热为主,供热期长达半年以上.析,并且以遮阳膜作为比较,分析内遮阳的节能潜力.应该充分利用被动式太阳能以降低冬季供热能耗".但是对于西部高原地区,太阳辐照强度大,尤其对于一些 采用玻璃幕墙的大型公建,夏季供冷负荷较大,采用遮阳设施能够有效降低夏季负荷.因此适合冬季关闭遮阳设施.夏季开启遮阳设施.
“双碳”背景下,降低能耗的关键手段是精细化高透、低反中透以及低反低透的内遮阳进行全年能耗分
1研究方法
1.1研究对象
某公共建筑位于中国青海西宁市,东经101°77′、北纬36°62’.冬季供热从10月15日 -次年4月15日,为期184天.夏季供冷一般从6月15日-8月31日,为期77天.当地气象参数如图1、图2所示.
建筑遮阳一般包括内遮阳、外遮阳和中间遮阳.内遮阳具有安装、使用方便的特点:中间遮阳一般位于玻 璃层之间,不易调节:外遮阳的遮阳效果较好,但一般缺少灵活性.运行维护难度大”.本文针对西宁地区某大型公建,采用高反低透、中反中透、中反低透、低反
1.2计算理论
图1西宁全年室外干球温度
图2西宁全年太阳辐射
图3夏季不同朝向辐射产生的室内热负荷
采用冷负荷系数法,计算采用透明围护结构建筑的负荷增量.
针对公共建筑,分析目标简化为不同朝向下,单块面积透明围护结构引起室内冷负荷增大量.
公式(1)、(2)为透过幕墙进入室内的日射得热
形成的逐时冷负荷.
2遮阳效果分析
2.1朝向
其中:Ca为透过无逃阳标准玻璃太阳辐射冷负荷系数;C外窗综合遮挡系数;DC为夏季日射得热因数最大值.
(2)
其中:C为外遮阳修正系数:C.为内遮阳修正系数;C为玻璃修正系数.
公式(3)为通过幕墙传入的非稳态传热形成的逐时冷负荷.
(3)
其中:CL为幕墙传热形成的逐时冷负荷,W;K为幕墙传热系数;F为幕墙传热面积:L为幕墙逐时
冷负荷计算温度;t为夏季空调区设计温度.
不同材料的内遮阳以及遮阳膜,分别对夏季、冬季以及 首先对不同朝向的太阳辐射进行了分析.其次分析全年能耗的影响.
图3展示了冷负荷系数法计算下,太阳辐射通过单位面积幕墙(双层中空玻璃)造成室内冷负荷增大量(包护结构(屋面透光部分)对室内热负荷影响最大,在下 含直接透过及通过幕墙传热两部分).水平方向透明围午1点左右,单位面积幕墙会增大室内290W的冷负荷;东向和西向分别在上午9点和下午4点左右,单位面积的冷负荷会增大室内160W左右的冷负荷:相对面言,南向和北向对室内负荷影响较小.
图4为夏季不同朝向都采用遮阳布的节能率.东西向遮阳是降低夏季冷负荷的重点,采取措施后可降低约9%的能耗;南向其次,可降低约4.5%的能耗:北向太阳辐射占比较小,可忽略.
图4夏季不同朝向遮阳节能率
2.2遮阳材料
率、反射率,以高反低透、中反中透、中反低透,低反 无论是遮阳布或者遮阳膜,其性能参数主要为透射高透、低反中透以及低反低透等6种不同性能材料为研究对象,分析不同性能遮阳材料对公共建筑能耗的影响.不同遮阳材料的参数见表1.为评估遮阳对全年能耗的影响,设定夏季供冷采用电制冷,综合COP为4.冬 季为电采暖.则采用高反低透的材料,全年能耗增加6%.采用低反高(中)透的材料,全年能耗基本保持不变.
表1遮阳材料主要参数
反射率追阳材料种类 高反低透 0.8 透射率 0.1中反中透 中反低透 0.5 0.5 0.4 0.1低反商造 0.2 0.7低反低透 0.2 2 0.1 0.4
从图5可以看出,内遮阳可有效降低供冷季的建筑能耗,遮阳材料透射率越低.反射率越高,其性能越好. 供冷季节能率最大可达25%.但不利于供热季能耗的降低,在高反低透膜的作用下,最大可造成7%的能耗增加.
图5不同类型内遮阳材料对节能率的影响
冷负荷,材料反射率越高、透射率越低时效果越明显, 从图6可以看出,遮阳膜可以有效降低供冷季室内最大节能率可到27%供暖季负荷增加趋势与前述相反.全年来看,布置低反、高透遮阳膜,全年无节能效果;布置高反低透效果遮阳膜.能耗增大5%.主要原因在于,西宁地区为严寒C区,冬季采暖是主要的能耗点, 夏季减低的供冷能耗不足以抵消冬季室内得热的减少.
3结论
参考文献
图6不同类型迪阳膜材料对节能率的影响
相同光学效果的情况下,在降低供冷季能耗方面,遮阳膜效果优于内遮阳.主要原因在于相比于内遮阳.遮阳膜更有效将太阳辐射阻挡于室外.
采用带有自动或手动开启收纳措施的遮阳产品,从而应 在实际应用过程中,考虑全年节能率最大化,建议对不同季节下的需求.
了不同材料的内遮阳与遮阳膜,得出以下结论:(1) 本文针对西部严寒地区办公建筑的夏季遮阳,对比东西向遮阳是降低夏季冷负荷的重点,采取措施后可降低约9%的能耗:南向其次,可降低约4.5%的能耗:北向太阳辐射占比较小,可忽略.(2)内遮阳可有效降低建筑供冷季能耗.采用高反低透的材料,全年能耗 增加6%,采用低反高(中)透的材料,全年能耗基本保持不变.(3)遮阳膜与内遮阳都可有效降低供冷季冷负荷,但遮阳膜同时也增大了建筑采暖季热负荷,从全年能耗分析,对建筑节能无贡献,不推荐在西宁地区使用.但是从“人为干预”的角度,内遮阳若仅在夏季 开启,可实现夏季节能率25%(高反低透形式).
[1]膝佳额,李明月、王婉,慕晓飞.严寒地区住宅报 2020 34(04):69-73. 建筑通风及速阳技术方案的节能率研究[门.工程管理学
[2]局涵字,刘刚,王立雄,刘魁星.不同气候区遮阳控制策略的节能与舒适度优化[].重庆大学学报 2021 44(09):67-76.
析[D].中原工学院,2019. [3]程丹,郑州地区办公建筑外窗外遮阳形式的应用探