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《建筑熱能通風空調雜志》2014年第三期

1結果分析

本文以外墻K=1.55W/(m2•K)、未保溫屋頂K=1.55W/(m2•K)組合的圍護結構作為基準房間進行負荷計算，后面的節能率也是以該基準房間負荷值為參照值來確定的。

1.1兩地區太陽輻射強度不同地區太陽輻射照度對室內負荷有重要影響。圖2為北京和上海兩地區夏季不同方位的太陽總輻射照度。可以看出，除了北向，北京在其它各個方位的太陽輻射強度均稍高于上海。這與北京和上海分別屬于兩個氣候分區以及北京夏季的太陽輻射強度較大有關。

1.2冷負荷計算結果計算中，窗戶均為金屬框雙層玻璃窗，傳熱系數Kw=2.93W/(m2•K)，玻璃窗地點修正值td=0，傳熱系數的修正值cw=1.2。東、西墻面積A=54.6m2，南、北外墻面積A=67.2m2，北外窗面積合計A=37.8m2，屋頂面積A=468m2。查文獻[4]得到兩個地區不同時刻的空調設計室外計算溫度值以及其它參數值。

1.2.1空調冷負荷比較北京和上海兩地區的夏季空調冷負荷和圍護結構的類型之間的關系如圖3所示。按照外墻和屋頂不同組合將圍護結構分為I型（外墻傳熱系數K=1.55W/(m2•K)、屋頂K=1.55W/(m2•K)）、II型（外墻傳熱系數K=0.78W/(m2•K)、屋頂K=0.45W/(m2•K)）、III型（外墻傳熱系數K=0.60W/(m2•K)、屋頂K=0.41W/m2•K)）和IV型（外墻傳熱系數K=0.46W/(m2•K)、屋頂K=0.35W/(m2•K)）。其中，I型為未保溫墻體和屋頂的組合。可以看出，I型圍護結構建筑在兩地區的冷負荷極值對應時刻與其它三種圍護結構建筑在兩地區的冷負荷極值對應時刻均不一致。對北京地區來說，I型圍護結構建筑的冷負荷極小值在早上9:00取得，而極大值在晚21:00取得。其它三種類型圍護結構建筑的冷負荷極小值均在早5:00取得，而極大值在13:00取得。這是因為未保溫建筑吸收的太陽輻射熱較多并儲存在室內，使得夜間室內溫度較高。隨著室內外換熱過程的進行，到了9:00左右，室內溫度降到最低水平。9:00之后，隨著太陽輻射強度的增大，熱量由室外傳向室內，室內溫度隨之逐漸上升，室內冷負荷也隨之逐時增大。雖然室外溫度最高值不在21:00，但由于外墻及屋頂均未保溫，也就無法起到對溫度波幅值衰減和相位延遲的作用，加之熱量傳輸的慣性作用，導致室內蓄熱量的絕對值一直增加，直到晚21:00。上海地區的I型圍護結構建筑冷負荷變化也表現出了相似特征。但上海地區冷負荷極大值要低于北京地區極大值。其它三種采用不同保溫方式的復合墻體的冷負荷變化表現出了與I型圍護結構截然不同的特征，但這些復合墻體對應的冷負荷卻具有相似的變化趨勢。兩地區冷負荷均在5:00取得極小值，在13:00取得極大值。與I型圍護結構冷負荷變化曲線相比，復合墻體對溫度波的衰減效應是很明顯的。而且，隨著外墻及屋頂傳熱系數的減小，冷負荷極值的絕對值也在減小，但差異不是很明顯。這就引發了另一個問題：如何確定合理的圍護結構使得投入成本的增大和建筑能耗的降低達到平衡。同一復合墻體在上海地區冷負荷極大值低于北京地區的極大值。

1.2.2節能率比較與基準圍護結構相比，得到不同保溫結構復合墻體的節能率，如圖4所示。復合墻體在兩地區的節能率隨時間變化表現出了相似的特征：早、晚對能耗的降低幅度較顯著，到了13:00左右由于太陽輻射強度較大，復合墻體的隔熱效果有所降低。對于圍護結構類型II、III、IV，其對節能的貢獻差異上午時段要稍大于下午時段，但總體上差異不是很大。同一圍護結構類型時，在兩地區的節能率極大值和極小值均很接近。這說明通過改變圍護結構傳熱系數這一指標對節能率的提高也是有限值的，同時也說明同一建筑在不同氣候條件下的節能率很接近，這一點為復合墻體的跨地域推廣應用提供了理論支持。

2結論

通過對北京和上海兩地區不同圍護結構建筑物夏季空調冷負荷對比計算，得到以下結論：1）對于同一地區，未保溫圍護結構和復合墻體形成的圍護結構對空調冷負荷的影響有著截然不同的影響特征，除了幅值差異較大外，產生幅值的時刻也不同；2）不同的復合墻體所形成圍護結構對應的逐時冷負荷變化趨勢基本一致；3）同一類型圍護結構在北京和上海對節能率的貢獻差異很小，這為開發新型圍護結構的跨區域推廣應用提供了理論支持。

作者：王燁蔡覺先單位：蘭州交通大學環境與市政工程學院甘肅省交通儲運揚塵治理工程技術研究中心