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南向玻璃窗不耗能的采暖设施

来源:合肥市门窗幕墙协会   发布时间:2012年9月18日  浏览次数:1803

南向玻璃窗不耗能的采暖设施

    建筑热工学指出:外窗是建筑物的主要围护结构之一;在居住建筑的围护结构中,外窗的面积虽然不如外墙的面积大,但因其热阻较小,致其散热量却能占到建筑物总散热量的一半左右;寒冷地区冬季夜间各朝向玻璃窗的单位面积散热量虽然基本相同,但在白天却因窗的朝向不同,其太阳直接辐射和散射的得热量确有很大的差别。其中南朝向无遮阳的玻璃窗,就因在白天可以充分地得热,补偿建筑的散热;实际上已成为了不耗能的采暖设施,并可能还有余热,从而取得节能减排与节支的效果。

    阳光对于人类生活的重要性,早已由我国数千年传统形成的住宅建筑“坐北朝南向阳门第”得到验证;在我国住房商品化后,具有现代生态气息的通透感视野广的南朝向落地窗楼盘倍受青睐,就表明了人们渴望回归自然传统文化。从而建筑物的采光日照已经成为生活质量和建筑价值保值的重要指标之一。为此,“采光和日照”作为“所有权”写入了《中华人民共和国物权法》(第八十九条)中。本文试以大连地区南朝向玻璃窗的采暖节能减排节支浅述己见,以资参考。

    1南朝向无遮阳玻璃窗的冬季日平均热平衡计算

    现以寒冷地区的大连1月为例,将其南朝向无遮阳玻璃窗的热平衡计算及其结果述下。

    1.1大连地区1月窗的散热量:按室内温度tn18℃;窗是单塑料框的2层玻璃,空气层12㎜厚,窗框窗洞面积比mb30﹪的窗框,查〔1〕表3.5.2-7得窗的传热系数K2.7W/m2•℃;由〔1〕表3.2.1-3查得大连地区1月(最冷月)的室外温度tw=-4.9℃。故1月窗的日均散热量qcs为:

    qcs24Ktntw)=24×2.718+4.9)=1483.9Wh/m2d

    大连地区1月的太阳总辐射照度:由〔1〕图3.2.1-7查得,大连地面冬季(12月~翌年2月,下同)的

    太阳总辐射照度Jd100W/m2。因1月居于冬季季中,大寒日(122)又接近1月的中期,故由〔1〕表3.2.1-8查得,大连地区的大寒日太阳仰角αd30.9°作为其1月的太阳仰角,见图1。按此近似算出大连地区1月太阳对窗的总辐射照度Jdc为:

 

1 大连地区大寒日窗玻璃的太阳辐射总照度

    JdcJd1/sinαdhcosαdh1001/sin30.9°)cos30.9°=167.1W/m2

    1.3大连地区南朝向玻璃窗的太阳得热:按〔1〕表3.3.3-11取窗玻璃的污染折减系数τw0.825,〔2〕表8.2.7-1131层玻璃的透光率τt86﹪。则大连1m2面积的无遮阳南朝向玻璃窗,1月的日平均太阳得热qd为:

    qd24Jdcτwτt21mb)=24×167.1×0.825×0.86210.3)=1712.9Wh/m2d

    1.4大连地区南朝向玻璃窗的余热:现将上述窗的得热qd减去窗的散热qcs,则得大连11m2面积的无遮阳南朝向玻璃窗,日平均的余热yy为:

    qyqdqs1712.91483.9229Wh/m2d

  2南朝向无遮阳玻璃窗的节能节支

    以大连地区某2户各具有面积A8㎡无遮阳南朝向单塑料框双层玻璃的窗,分别用电热采暖和集中供热采暖为例,其1月(31天)内的节能(余热)节支量计算如下:

    2.1用电热采暖户的节能节支量:取火力发电的供电煤耗hd0.32㎏标准煤/kWh)、输电线路损耗率hx6.51﹪、采暖电热的转换效率η=100﹪、民用电价jd0.5/kWh);标准煤和燃料煤热值分别qb7000kcal/㎏和qr5000kcal/㎏。得其1月内的余热量Gjd为:

    Gjd31Aqy/100031×8×229/100056.8kWh/

    折合标准煤gdb和燃料煤gdr量分别为:

    gdbGjdhd/1hx)=56.8×0.32÷(16.51﹪)=19.4/

    gdrgdb×7000÷500019.4×7000÷5000==27.2/

    其节约的电费F为:

    FGjdjd56.8×0.528.4/月。

    2.2集中供热采暖户的节能节支量:取集中供热的锅炉运行效率与室外管网输送效率分别为ηg68﹪与

    ηw90﹪,按燃料煤的热值,1kWh)=860kcal的能量换算系数,采暖费fj0.36/kWh)。其1月内余热的节能量虽然同上;但其节约的燃料煤量Gjr和标准煤量Gjb却分别为:

    Gjr860Gjd/qrηgηw860×56.8/7000×68﹪×90﹪)=11.4/

    GjbGjrqr/qb11.4×5000/70008.1/

    其节支量Z为:ZGjdfj56.8×0.3620.4/月。

 3南朝向无遮阳玻璃窗的减排计算

    按燃料煤的形成主要污染物中含碳量zt53﹪、含硫量zl1﹪和灰分zh20﹪;有关污染的燃烧化学反应式:CO2CO2SO2SO2;查元素周期表,得碳C、硫S和氧O的原子量分别为123216。用电和集中采暖户1月的节能量,算得的主要污染物减排量结果列于表1

 

    4南朝向无遮阳玻璃窗节能减排节支的启示

    4.1应推广南朝向无遮阳落地窗:在我国北方采用节能型的外窗,不论是通过其热平衡的计算还是实践,均可能取得节能减排节支的效果,且窗的面积越大其效果越大。大连地区采用塑料单框双层玻璃的南朝向无遮阳窗时,在一年中最冷的1月也可因太阳的得热而有余热;从而表明南朝向无遮阳窗是不耗能的采暖设施,是利用可再生能源降低建筑能耗减碳的最佳方式之一。北方冬季农作物的塑料大棚和零能耗的太阳房就是实例。

    4.2应修改不适宜的规范:鉴于北方采暖地区南朝向无遮阳窗的节能减排节支效果,故应适当修改放宽某些地方的《建筑节能规定》中,关于“南朝向窗的窗墙面积比限值”。

    鉴于北方地区建筑物的采光日照,已经成为生活质量和建筑价值保值的重要指标之一,并已将采光和日照作为法定的“所有权”。故也应修改并提高现行《住宅建筑规范》中的“住宅建筑日照标准”,改变仍在沿用的“温饱型日照标准”,执行小康的甚至是更高的采光日照标准;并将历史遗留的低日照建筑纳入改造计划。

    4.3重视阳光维权行为:“万物生长靠太阳”一语道出了阳光对于人类生活的重要性。故对于原本全天候日照的高质量的住宅,突被新建高楼所遮蔽,使业主顿失和煦阳光、采暖设施,且房产骤然贬值;而新建的高楼却以优质高价售出的维权案件,应按《中华人民共和国侵权责任法》和《中华人民共和国国家赔偿法》给予处理。

    5结语

    无疑南朝向无遮阳的窗也是采暖设施,在我国快速的城镇化和建筑节能减排进程中,它已是生活质量和建筑价值保值的焦点之一,南朝向无遮阳大窗的优越性已更加突出。故重视修改不适宜的旧法规,采用落地式的南窗,维护建筑阳光权均应摆上议事议程。

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