【精彩论文】沪上·生态家外窗节能设计（范宏武）

　　
　　4.2外窗节能构造设计

　　“沪上·生态家”针对上海地区的气候特征,在有效控制窗户面积的基础上,提出了双层窗的节能构造理念。双层窗是相对单层窗而言的,其由内外两层窗构成(如图10所示),两层窗中间装有遮阳系统,由于内外窗都可以根据需要打开或关闭,因此外窗的综合传热系数、遮阳系数和气密性都实现可有效控制，从而实现有效节能目标。

　　图11为双层窗在不同季节时的运行控制模式。冬季:白天内外层窗户和遮阳帘关闭,此时内外层窗户间由于太阳辐射而形成温室以降低室内外温差,减少室内外散热损失;夜间内外层窗户关闭,而打开的遮阳帘可使外窗综合传热系数降低,从而减少外窗散热,实现冬季保温节能。

　　过渡季:当室外气温处于舒适温度范围时,内外层窗户全部打开,通过窗户的空气渗透量得到提高,通风效果明显增强,而遮阳帘的开启与否根据太阳辐射情况确定。
夏季:白天晴天时可开启外侧窗户并打开遮阳帘,通过外遮阳作用控制太阳辐射,提高窗户综合隔热性能,阴天时则关闭内外窗户,降低窗户的传热系数,减少由室外进入室内的热量,实现空调节能;晚上若室外气温在舒适范围内时,可全部开启窗户,充分利用自然能源降温,当不在舒适范围内时关闭窗户以减少冷量散失。

　　在项目设计和实施过程中, “沪上·生态家”除南向部分窗户采用双层窗外,其余外窗采用低辐射中空断热铝合金窗(玻璃构造为8+12A+8LOW-E),具体性能指标如表2所示。　

　　　　　　　　　　　　　　　表2“沪上·生态家”外窗性能参数

　　4,3外窗节能设计效果分析主要通过对“沪上·生态家”自然通风、自然采光和节能效果分析验证外窗节能设计的合理性与有效性。

　　图12为自然通风CFD模拟分析结果囵。从图中可以看出,在风压作用下建筑自然通风效果良好。

　　图13为自然采光分析结果囵。结果显示,该建筑90%以上主要功能空间的采光系数能满足《建筑采光设计标准》GB/T50033-2001的要求,自然采光效果良好。
由于“沪上·生态家”世博会期间展示型式为住宅,会后为办公建筑,因此该建筑围护结构设计除须满足居住建筑节能设计标准要求外,还应同时满足公共建筑节能设计标准要求。表3为外窗相关参数与节能标准对比结果,从表3可知, “沪上·生态家”除了北向外窗窗户面积超出了居住建筑节能设计标准要求外,其他参数全部满足要求。而能耗分析结果则显示[1],若“沪上·生态家”以住宅方式运行时,与普通建筑相比,其综合节能率达到了70%。而以办公方式运行时,与普通建筑相比,其综合节能率为运行时,与普通建筑相比,其综合节能率为61,29％。

　　5、结论

　　本文主要针对上海夏热冬冷地区的气候特点,通过外窗系统的理论分析,提出了一种独特的双层窗节能构造体系。该双层窗构造可通过不同的操作模式提高外窗与气候的适应性,有效解决了“沪上·生态家”外窗夏季隔热、冬季保温和过渡季通风的功能需求。验证结果显示,其具有良好的通风、采光和节能特性。

　　本项研究工作得到了国家科技支撑计划课题“世博城市最佳实践区“沪上生态家”建设运营深化研究”课题(2009BAK43B29)的资助。

　　参考文献

　　[1]11上海市建筑科学研究院.智能化生态建筘技术集成研究课题子课题研究报告——建筑节能研究.上在雾,2008
　　[2]上海市建筑科学研究院,智能化生态建筑技术集成研究课题子课题研究报告——建筑环境关键技术研究.上海,2008
　　[3l上海市工程建设规范.居住建筑节能设计标准DG/TJO8-205-2008

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