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中空玻璃外窗对室内光热环境的影响
建筑外窗同屋面、墙体一起,属于建筑物的围护结构,是建筑外围护结构的开口部分。但是,与墙体和屋面相比较,外窗属于薄壁轻质构件,在建筑隔热、保温、隔声效果中,属于薄弱环节。与其他维护结构一样,外窗也具有温差传热的问题,另外还有通过外窗缝隙的空气渗透传热,尤其是通过玻璃的太阳辐射传热。在实际应用中,外窗所占建筑外围护结构的面积虽然并不多,只有1/3到1/5左右,但是实际情况确实通过外窗损失的热能能占道建筑围护结构能耗的一半以上,所以说,外窗对于建筑的节能来说十分关键。普通窗,在我国新建筑中的使用虽然已经非常普遍,但是该外窗对室内环境的影响探讨却很少,讨论普通中空玻璃外窗对室内光热环境的影响,为建筑的发展以及普通中空玻璃外窗的进一步应用提供参考。
  1、试验
  1。1测定温度和湿度
  在室内布置适当的温度测量点,室温垂直方向由下到上依次为:脚踝位置(距地面高度0。1m处)、人坐着的上身位置(0。75m)、坐姿头部(1。1m)。室温水平分布取房间中部通过窗间墙和窗中心的剖面。每半小时记录一次温度,测量仪器用建筑热工温度热流巡检仪。房间中心点上相对湿度的测量,用CENTER310RS-232温度仪,每隔一个小时记录一次数据。
  1。2热舒适度测定
  在试验房间内,选择房间中部、窗口附近和门口附近三个位置,对坐姿工作者身体部位高度(0。75m处)、站立时颈部以上部位(房间窗口1。3-1。5m高处)的热舒适度指标PMV-PPD进行测定(预测平均不满意百分比-预测平均投票率)。
  1。3照度测定
  照度测量仪器选用ZDS-10型自动换挡数字式照度计,每一个小时测量一次。室内照度进行适当的布点,测点位置为0。75m工作面与房间中部通过窗间墙和窗中心的剖面交线上,点之间的距离大约为0。93m。
  1。4室外气候状况
  影响室内气候的直接因素是室外的气候状况,对室外的气候状况,一定要详细记录。室外气候状况需要测定的主要参数为相对湿度、温度、太阳辐射。所用到的测量仪器主要有:建筑热工温度热流巡检仪、PC-2型太阳辐射记录仪、CENTER310RS-232温湿度仪。每隔半个小时记录一次温度,每隔一个小时测量一次照度和相对湿度,每小时整点记录一次太阳辐射,并对总辐射值进行自动累计。另外,在试验人员的目测下,记录阳光强弱状况、云层瘪状况、天气阴晴雨状况。
  2、测定结果
  2。1温度测定结果
  室内温度测定结果中,房间中部垂直方向温度分布最均匀,而温度相对较高的是窗口附近,这充分说明了太阳辐射对窗口温度有一定的影响。垂直方向的室内温差小于3°C,总体来说分布比较均匀,与ASHRAE55-2004对室内空气温度垂直方向温差的要求相符合,同时水平方向温度的波动也不大。
  2。2室内相对湿度的测定
  由于湿度过高、对健康可能产生影响的室内相对湿度值,被通风标准和室内热状况作为上限值,在ASHRAE标准版本62-1989和55-1992中都能找到这些限定值。典型设定上限值为60%-80%。最适宜的相对湿度,一般认为是50%-60%,在多数情况下,气温为16°C-25°C的时候,相对湿度都在30%-70%范围之内变化,其相对湿度对人体热感觉造成的影响不大。我国的建筑物,夏季推荐40%-80%,一般不规定冬季的标准,在高级建筑中,只需要高于35%就可以了。从试验房测定结果,表明室内相对湿度集中的范围是54%-72%,与我国建筑夏季湿度的要求相符合。
  2。3室内热舒适度测定
  国际常用的舒适性标准为SO7730-2006和ASHRAE55-2004,它在Fanger的参照下,提出了7点热感应等级。国际常用标准对PMV-PPD值的规定为-0。5-0。5之间,也就是说PPD<10%,也即是说人群中允许10%的人感觉不满意。关于室内热舒适性的标准规定,我国目前还没有。在试验中测定的室内PMV-PPD值,PMV值在-0。5~0。5之间的时间不到0。1%。PMV值在-0。7-0。7之间的时间除了窗口1。3-1。5m高处外,其他三个位置相差不大,热舒适分布均匀。但是,整个试验房室内,PMV值在-0。7-0。7之间的时间平均只有49%,说明试验房室内热舒适性欠佳,是一个需要进一步改善的地方。房间里面的窗口,是人们与室外环境交流的通道,人们在工作中、或者疲倦的时候,凭窗远眺,欣赏外面的景色,如果感觉不到太阳的炙热,则会让人们更加舒服。测定结果显示窗口1。3-1。5m高处,PMV值保持在-0。7-0。7之间的时间只有12%,说明窗口的热舒适性很差。在现代建筑中,为了改善室内热舒适性,常常采用室内拉窗帘的方式来达到目的,但是这样做又极大地影响了室内的自然采光。
  2。4照度的测定
  在对照度的测定中,一般来说每天室外照度最低的时间是下午15:00-16:00。由窗口的一侧往里,其照度呈依次减低的趋势。室外照度差距尽管十分大,但是室内的几处试验测定点照度几乎相等,并且在很大进深开间的房间中,距离窗口0。93m处的工作面上的照度和与之相对位置的照度差距显著。同时,室内照度随着室外照度的逐渐增加而增大,并且,主要工作区域的照度都在110l×以上,与建筑采光设计标准规定的室内照度最低要求相符合。
  3、讨论
  通过试验对普通中空玻璃外窗室内相对湿度、热度、温度、舒适性等参数的测定,可以看出普通中空玻璃外窗对室内光热环境的影响。只有50%左右的时间室内热舒适指标PMV在-0。7-0。7之间,说明室内热舒适性欠佳。但是室内相对湿度和温度符合标准规定,因此,室内热舒适性欠佳的主要原因是窗口太阳辐射。而试验房窗口1。3-1。5m高处,只有12%的时间其PMV值在-0。7-0。7之间,其热舒适状况非常差,其主要原因同样为窗口的太阳辐射。试验房室内工作区域采光照度,在多数时间都与自然采光设计规定相符合,不需要用人工照明而可以满足室内工作人员的照明需要。总体来说,普通中空玻璃外窗的安装,有可能造成室内热环境不舒适,因此,需要进一步加强改善,以使室内热环境达到一定的舒适度。
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