浅谈夏热冬冷区域窗墙比和建筑能量损失的关系
来源： | 发布时间：2016/12/2 14:10:10 | 浏览次数：
上海、武汉、杭州、合肥、南昌、南京等城市在南向、东南向及西南向开窗时，采暖耗热量与窗墙比呈二次函数关系，在窗墙比大于0.6后采暖耗热量上升。这与冬季日照强弱有关。南墙12月份受到的辐射大大高于6月份，东南及西南墙上的冬季辐射强度也很大，且南墙、东南及西南墙冬季受到的太阳辐射高于其他朝向。上述几个城市的冬季日照率均较大（大于0.35），在偏南向的方向开窗，吸收了大量的太阳辐射热，从而降低了采暖耗热量；窗墙比大于0.6后，通过围护结构温差传热损失的热量增值大于通过窗户的日射得热的增值，因此采暖耗热量又会有所上升，打破了窗墙比与耗热量间的线性关系。上述6个城市南向的采暖耗热量与窗墙比的二次回归方程。重庆、成都、长沙等城市的冬季日照率低（小于0.3），太阳辐射作用弱，通过围护结构的温差传热占主导地位，因此采暖耗热量与窗墙比的线性关系强。
在窗墙比较小（随城市不同，此范围不同）时，采暖耗热量远大于空调耗冷量，说明窗墙比小时，温差传热占主导地位。窗墙比与全年空调耗电量的关系全年空调耗电量随窗墙比的增加呈阶梯状跃升，跃升频率较采暖耗电量快。这与空调耗冷量随窗墙比变化的速率比采暖耗热量大有关。窗墙比与全年采暖耗电量的关系全年采暖耗电量也随窗墙比的增加而阶梯状跃升。
采暖耗电量受朝向的影响更大，即不同朝向采暖耗电量相差较大，同一朝向采暖耗电量的阶跃频率慢，较大的窗墙比范围内采暖耗电量保持不变。由于热泵空调的实际运行时空调能效比大于采暖能效比，所以即使空调耗冷量大于采暖耗热量，空调耗电量也不比采暖耗电量大。只有在空调耗冷量高于采暖耗热量100kWh/（m2年）以上时，才会出现空调耗电量高于采暖耗电量的情况。全年空调耗电量与采暖耗电量均呈阶梯状跃升，这与模拟程序中热泵空调的设置有关。程序中空调设备的型号是按峰值负荷大小自动选定，一定的负荷范围对应一定的型号。在该负荷范围内，全年总耗电量不变。因此，耗电量的变化是呈阶梯状的。
通过对夏热冬冷地区9个主要城市的全年能耗的研究，可初步得出以下结论：
全年空调耗冷量与窗墙比呈线性关系。冬季日照率低于0.3的地区各朝向全年采暖耗热量与窗墙比呈线性关系；高于0.3的地区外墙面向北（或偏北）时全年采暖耗热量与窗墙比呈线性关系，外墙面向南、东南、西南时全年采暖耗热量与窗墙比呈二次函数关系。由围护结构引起的空调耗冷量与采暖耗热量都较小。全年总耗电量南向最低，东、西向及东北、西北向都高。热泵空调的能效比与朝向的具体关系有待进一步的研究。
综上所述，可知夏热冬冷地区外墙朝南时的能耗最低，因此应在南向开窗，东向、西向不宜开窗。由于采暖耗电量与空调耗电量都随窗墙比的增加而呈阶梯状跃升，一定窗墙比范围内耗电量不变，所以适当加大开窗面积，既有利于采光，又不会增加采暖和空调的总耗电量。重庆、成都、长沙等冬季日照率低的城市，由于其各朝向的采暖耗热量均是随窗墙比增加而增加，因此不适宜采用被动太阳房。上海、武汉等冬季日照率高的城市，可采用被动太阳房，但窗墙比最好不超过0.6。
