結合天然采光的辦公建筑節(jié)能研究.pdf

1、本課題利用簡化的天空模型，采用數值模擬計算的方法，就影響天然采光的主要特性參數如窗墻比、窗戶設計形式、朝向、遮陽等進行了詳細的分析，包括其對室內天然光分布、照明節(jié)能、空調能耗和采暖能耗的影響，以及相互之間的關系，實際測試和驗證了主要影響因素對天然采光和建筑能耗的影響。進行了以下的研究工作，得到以下主要結論： 1.分析和計算了窗口采用遮陽設施的時期、方式和遮陽構件的合理尺寸，通過對日照面積系數的分析，根據本文建立的模型，得到天津地

2、區(qū)南向窗口合理的遮陽時期為八月上旬(8月5日)全天滿窗遮陽，冬至日12時滿窗日照；東(西)向窗口適宜的遮陽時期為大暑日(7月23日)9時滿窗遮陽，并根據該遮陽日期的設置計算了遮陽構件尺寸。 2.運用TRNSYS軟件對選定的建筑能耗計算模型進行了模擬計算，分析了不同窗系統設計，如窗口朝向、窗墻面積比、窗系統組成形式和遮陽等情況下的采暖空調能耗。結果表明：1)西向窗口空調能耗最大，北向窗口空調能耗最??；北向窗口供暖能耗最大，南向窗口

3、供暖能耗最小，綜合供暖能耗和空調能耗南向最小，北向最大；東西向能耗總和大于南北向總和。2)空調能耗隨窗墻比的增加而增加，供暖能耗隨窗墻比的增加略微下降，但空調和供暖的總能耗是增加的。3)夏季空調能耗隨著窗遮陽系數和窗玻璃有效面積的減少而減少，冬季窗的傳熱量下降比太陽得熱量下降的快，所以冬季供暖能耗也是隨之減少的。雙層本(塑)窗能耗最低4)如果遮陽板尺寸設計合理，可以使夏季空調能耗降低的同時，供暖能耗增加很少，使總能耗降低，南向窗口的節(jié)能

4、效果最顯著。 3.參考現有的研究結果建立了一個簡單的天空模型，該模型含有了太陽高度、建筑朝向和天空狀態(tài)等基本信息，根據立體角投影定律即可模擬計算不同時間，不同朝向的天空光在室內產生的照度，分析了相關建筑特性參數如窗墻比、窗臺高、窗設計形式、窗戶朝向和遮陽等對室內天然光分布的影響。 4.對天然采光照明控制方式以及減少的建筑能耗進行分析和計算，結果表明：1)調光控制方式比開關控制方式更節(jié)能，2)南向窗口天然采光量最大，相應的

5、南向窗口采用調光控制節(jié)能也最多，北向窗口照明節(jié)能量最少。3)窗墻比越大天然采光節(jié)約的電力越多，4)遮陽使兩種控制方式照明節(jié)能量都減少了，東向遮陽要比南向遮陽對節(jié)能量的影響大。 5.從理論和模擬兩個方面驗證了模型與原型室內照度分布的相似性，對實驗中的不同工況下誤差值進行了誤差分析，結果表明誤差均在可接受范圍內；實驗驗證了窗墻比、透光率、天空狀態(tài)和遮陽對天然采光照度分布的影響，結果表明對本文中討論天然采光節(jié)能問題，模擬計算的結果是可

6、靠和可信的。 6.分析了天然采光照明能耗對空調能耗和供暖能耗的影響，結合空調采暖能耗和照明能耗，對窗設計與天然采光的建筑能耗進行了綜合分析。1)南向窗口的房間采用單層鋼窗時窗墻比取20％和單層木(塑)窗時窗墻比取25％時，房間的建筑能耗最?。浑p層鋼窗和雙層木(塑)窗合理的窗墻比可取在40％左右。2)東(西)向窗口房間窗設計為單層鋼窗和單層木(塑)窗時，建筑能耗隨窗墻比的增大而增大，較小的窗墻比建筑能耗也越小，可根據節(jié)能建筑設計的

7、標準來確定窗墻比；采用雙層鋼窗和雙層木(塑)窗的房間窗墻比取25％時最節(jié)能。3)北向窗口建筑的能耗隨窗墻比的增大而線性增大，可以根據建筑節(jié)能設計標準確定適宜的窗墻比；采用調光控制方式時，單層鋼窗和單層木(塑)窗的房間的建筑能耗也隨窗墻比增大而增大，雙層鋼窗和雙層木(塑)窗的房間窗墻比為20％時建筑能耗最小。4)南向窗口采取遮陽措施可比不采用遮陽時節(jié)能，各種窗設計形式下適宜的窗墻比，單層鋼窗為25％，單層木(塑)窗為30％，雙層鋼窗和雙層