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中空玻璃對室內光熱環境的影響分析

  建筑外窗同屋面、墻體一起,屬于建筑物的圍護結構,是建筑外圍護結構的開口部分。但是,與墻體和屋面相比較,外窗屬于薄壁輕質構件,在建筑隔熱、保溫、隔聲效果中,屬于薄弱環節。與其他維護結構一樣,外窗也具有溫差傳熱的問題,另外還有通過外窗縫隙的空氣滲透傳熱,尤其是通過玻璃的太陽輻射傳熱。在實際應用中,外窗所占建筑外圍護結構的面積雖然并不多,只有1/3到1/5左右,但是實際情況確實通過外窗損失的熱能能占道建筑圍護結構能耗的一半以上,所以說,外窗對于建筑的節能來說十分關鍵。普通中空玻璃窗,在我國新建筑中的使用雖然已經非常普遍,但是該外窗對室內環境的影響探討卻很少,討論普通中空玻璃外窗對室內光熱環境的影響,為建筑的發展以及普通中空玻璃外窗的進一步應用提供參考。
  
  1、試驗
  1.1測定溫度和濕度
  在室內布置適當的溫度測量點,室溫垂直方向由下到上依次為:腳踝位置(距地面高度0.1m處)、人坐著的上身位置(0.75m)、坐姿頭部(1.1m)。室溫水平分布取房間中部通過窗間墻和窗中心的剖面。每半小時記錄一次溫度,測量儀器用建筑熱工溫度熱流巡檢儀。房間中心點上相對濕度的測量,用CENTER310RS-232溫度儀,每隔一個小時記錄一次數據。
  
  1.2熱舒適度測定
  在試驗房間內,選擇房間中部、窗口附近和門口附近三個位置,對坐姿工作者身體部位高度(0.75m處)、站立時頸部以上部位(房間窗口1.3-1.5m高處)的熱舒適度指標PMV-PPD進行測定(預測平均不滿意百分比-預測平均投票率)。
  
  1.3照度測定
  照度測量儀器選用ZDS-10型自動換擋數字式照度計,每一個小時測量一次。室內照度進行適當的布點,測點位置為0.75m工作面與房間中部通過窗間墻和窗中心的剖面交線上,點之間的距離大約為0.93m。
  
  1.4室外氣候狀況
  影響室內氣候的直接因素是室外的氣候狀況,對室外的氣候狀況,一定要詳細記錄。室外氣候狀況需要測定的主要參數為相對濕度、溫度、太陽輻射。所用到的測量儀器主要有:建筑熱工溫度熱流巡檢儀、PC-2型太陽輻射記錄儀、CENTER310RS-232溫濕度儀。每隔半個小時記錄一次溫度,每隔一個小時測量一次照度和相對濕度,每小時整點記錄一次太陽輻射,并對總輻射值進行自動累計。另外,在試驗人員的目測下,記錄陽光強弱狀況、云層癟狀況、天氣陰晴雨狀況。
  
中空玻璃
  2、測定結果
  2.1溫度測定結果
  室內溫度測定結果中,房間中部垂直方向溫度分布最均勻,而溫度相對較高的是窗口附近,這充分說明了太陽輻射對窗口溫度有一定的影響。垂直方向的室內溫差小于3°C,總體來說分布比較均勻,與ASHRAE55-2004對室內空氣溫度垂直方向溫差的要求相符合,同時水平方向溫度的波動也不大。
  
  2.2室內相對濕度的測定
  由于濕度過高、對健康可能產生影響的室內相對濕度值,被通風標準和室內熱狀況作為上限值,在ASHRAE標準版本62-1989和55-1992中都能找到這些限定值。典型設定上限值為60%-80%。最適宜的相對濕度,一般認為是50%-60%,在多數情況下,氣溫為16°C-25°C的時候,相對濕度都在30%-70%范圍之內變化,其相對濕度對人體熱感覺造成的影響不大。我國的建筑物,夏季推薦40%-80%,一般不規定冬季的標準,在高級建筑中,只需要高于35%就可以了。從試驗房測定結果,表明室內相對濕度集中的范圍是54%-72%,與我國建筑夏季濕度的要求相符合。
  
  2.3室內熱舒適度測定
  國際常用的舒適性標準為SO7730-2006和ASHRAE55-2004,它在Fanger的參照下,提出了7點熱感應等級。國際常用標準對PMV-PPD值的規定為-0.5-0.5之間,也就是說PPD<10%,也即是說人群中允許10%的人感覺不滿意。關于室內熱舒適性的標準規定,我國目前還沒有。在試驗中測定的室內PMV-PPD值,PMV值在-0.5~0.5之間的時間不到0.1%。PMV值在-0.7-0.7之間的時間除了窗口1.3-1.5m高處外,其他三個位置相差不大,熱舒適分布均勻。但是,整個試驗房室內,PMV值在-0.7-0.7之間的時間平均只有49%,說明試驗房室內熱舒適性欠佳,是一個需要進一步改善的地方。房間里面的窗口,是人們與室外環境交流的通道,人們在工作中、或者疲倦的時候,憑窗遠眺,欣賞外面的景色,如果感覺不到太陽的炙熱,則會讓人們更加舒服。測定結果顯示窗口1.3-1.5m高處,PMV值保持在-0.7-0.7之間的時間只有12%,說明窗口的熱舒適性很差。在現代建筑中,為了改善室內熱舒適性,常常采用室內拉窗簾的方式來達到目的,但是這樣做又極大地影響了室內的自然采光。
  
  2.4照度的測定
  在對照度的測定中,一般來說每天室外照度****的時間是下午15:00-16:00。由窗口的一側往里,其照度呈依次減低的趨勢。室外照度差距盡管十分大,但是室內的幾處試驗測定點照度幾乎相等,并且在很大進深開間的房間中,距離窗口0.93m處的工作面上的照度和與之相對位置的照度差距顯著。同時,室內照度隨著室外照度的逐漸增加而增大,并且,主要工作區域的照度都在110l×以上,與建筑采光設計標準規定的室內照度****要求相符合。
  
  3、討論
  通過試驗對普通中空玻璃外窗室內相對濕度、熱度、溫度、舒適性等參數的測定,可以看出普通中空玻璃外窗對室內光熱環境的影響。只有50%左右的時間室內熱舒適指標PMV在-0.7-0.7之間,說明室內熱舒適性欠佳。但是室內相對濕度和溫度符合標準規定,因此,室內熱舒適性欠佳的主要原因是窗口太陽輻射。而試驗房窗口1.3-1.5m高處,只有12%的時間其PMV值在-0.7-0.7之間,其熱舒適狀況非常差,其主要原因同樣為窗口的太陽輻射。試驗房室內工作區域采光照度,在多數時間都與自然采光設計規定相符合,不需要用人工照明而可以滿足室內工作人員的照明需要。總體來說,普通中空玻璃外窗的安裝,有可能造成室內熱環境不舒適,因此,需要進一步加強改善,以使室內熱環境達到一定的舒適度。

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