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热中性舒适度分析-2019软件工程论文专集

时间:2023-11-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:本文以Ecotect软件计算出来的热中性年不舒适温度为分析依据,判断杭州地区被动屋的最优建筑朝向。

热中性舒适度分析-2019软件工程论文专集

热中性(Thermal Neutrality)舒适度是指大多数人感觉既不冷也不热的温度,这个温度随年平均温度和季节性波动而变化[5]。其计算公式为:Tn=17.8+0.31Tave,根据这个公式可以计算出舒适温度,由此计算出所有不舒适温度与舒适温度的限制相减的总和,得到不舒适(过冷、过热)度,不舒适度单位:度小时(Degree Hours,简写DegHrs)。

文献[8]对武汉地区居住建筑最佳朝向的研究当中,是基于采暖空调的总能耗,而这些能耗的产生多是因为建筑内人员的不舒适感。本文以Ecotect软件计算出来的热中性年不舒适温度为分析依据,判断杭州地区被动屋的最优建筑朝向。以热中性的舒适度为建筑最优朝向的判断依据能够直观地预测建筑内的空调能耗,并且相比单纯统计达不到舒适温度的时间总和要更能说明不舒适的程度。

分析之前用zone management 设置各参数,此处三间被动屋的设置均相同。人员着装状况:shorts and Tshirt,相对湿度60%,风速0.5 m/s,照度300 lux,房内人数1 人;人员活动:typing;区域内没有空调系统,所以热工属性设置为自然通风;设置一般人体会感到舒适的温度范围(comfort band):18~26℃。新建一个典型的office 时间表来模拟室内人员活动频率,将时间表命名为office ordinary week 如图5,在工作日早7 点到晚7点设置人员活动。

2.2.1 不同建筑朝向下的热中性舒适度

根据2.1 相对建筑最佳朝向的分析结果,分析在南偏西17.5°、南偏西20°、南偏西22.5°这三个建筑朝向下的逐月热中性舒适度,得到这三个建筑朝向下被动屋的全年不舒适度(单位:DegHrs),分析结果如表4所示。

表4 不同建筑朝向被动屋全年不舒适度

从表中可以发现:①在以上三个相对建筑最佳朝向中,当被动屋建筑朝向为南偏西17.5°时,各被动屋的年不舒适度均最小;②在相同的建筑朝向下,三间被动屋的不舒适程度有明显的差距,其中PVC 外挂板被动屋的不舒适度值最小;③金属雕花板被动屋随着建筑朝向南偏西程度的加深,其不舒适度的增加幅度显然比另外两间被动屋的不舒适度递增的幅度小。

以上三点发现被动屋最佳朝向之间存在着一些差别。由表1 可得三间被动屋之间存在的差异:①各被动屋的屋顶、墙的建筑材料不同,即所用建筑材料的U-value(表2)不同,其中PVC 外挂板被动屋所用建筑材料的U-value 最小,金属雕花板被动屋所用建筑材料的U-value 最大;②各被动屋的窗墙比不同,金属雕花板被动屋相对其他两间被动屋少一扇南窗。

针对以上两点差异,做以下分析验证。

2.2.2 不同建筑朝向及建筑材料下的热中性舒适度

以彩钢夹芯板被动屋为分析模型,更换被动屋屋顶和墙的建筑材料,分析被动屋在不同建筑朝向下的全年不舒适度。其中PVC 外挂板被动屋使用SIP Water roof+SIP PVC wall 的U-value 最小,金属雕花板被动屋采用color steel sandwich board roof+OSB Metal wall 的U-value 最大。表5 中的数据结果显示屋顶和墙材料为SIP Water roof+SIP PVC wall 时的不舒适较低,表明使用U-value 低的建筑材料,被动屋内的人员舒适度高。因此,金属雕花板被动屋内的舒适度相对较低。

2.2.3 不同建筑朝向及窗墙比下的热中性舒适度

以彩钢夹芯板被动屋为分析模型,分析被动屋不同建筑朝向及窗墙比下的年不舒适度。

表5 不同建筑朝向及建筑材料下被动屋全年不舒适度(www.xing528.com)

1)改变南窗面积,北窗不变

表6 不同建筑朝向及窗墙比下被动屋全年不舒适度(1)

2)改变北窗面积,南窗不变

表7 不同建筑朝向及窗墙比下被动屋全年不舒适度(2)

3)改变北窗面积,删除南窗

表8 不同建筑朝向及窗墙比下被动屋全年不舒适度(3)

表5~表8 的分析数据再次验证了当建筑朝向为南偏西17.5°时,被动屋内的年不舒适度最小,可以预测,在这个建筑朝向下的被动屋空调采暖相对较少。

通过比较表7 和表8,发现有无南窗对被动屋的舒适度具有较大的影响,在同样的建筑朝向下,被动屋有南窗时的不舒适度明显要比没有南窗时的不舒适度低,金属雕花板被动屋没有南窗,因此其年不舒适度程度相较其他两间被动屋大。

比较表6 和表7,观察到当窗墙比从0.0~1.0 递增时,表6 中年不舒适值的变化幅度比表7 中年不舒适值的变化幅度大。这说明南窗对被动屋舒适度的影响比北窗大。金属雕花板被动屋由于只有一扇北窗,所以表4 中其不舒适度的变化幅度比另两间被动屋小。在南北通窗的情况下,南面和北面的窗墙比为0.1 时,被动屋的年不舒适度达最小。此分析结果符合对于居住建筑各窗墙面积比的规定:北向不大于0.2,南向不大于0.35。[9]

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