绿色节能建筑最低耗能体型的选择
所谓最低耗能体型,是指建筑的各面尺寸与其有效传热系数相对应的最佳节能体型。对于长、宽、高不同的各种立方体型建筑的最佳节能尺寸,英国L. March等人研究了应用各面外围护结构的平均有效传热系数来确定其与各面尺寸的关系,并得出:单位建筑面积耗热最小的体型条件应是建筑各向尺寸与各该向的平均有效传热系数之比相等,用公式表达为:
K1—屋顶和地面的平均有效传热系数;
K2—建筑幢长方向两平行墙面及窗的平均有效传热系数;
K3—建筑幢深方向两平行墙面及窗的平均有效传热系数;
H—建筑高度;
W—幢深;
L—幢长;
Q1、Q2、Q3—三个方向的实际热流量。
在式中有效传热系数可以概括各地区和朝向的日辐射强度及构造本身传热系数的因素,使表达式比较简单明确,适合应用。
上述公式表明,最佳节能体型是以各面外围护结构传热特性的比例关系为准的,只有当建筑各面的有效传热系数相等,即K1= K2= K3,时,则W=H=L,即立方体建筑耗热最少,这时将只由体形系数判定耗热的多少,体形系数小的耗热少,也就是立方体为最佳体型。
在实际中,调节屋顶与外墙之间或东西墙与南北墙之间保温能力的比例关系,均可改变最佳体型尺寸。对朝南的建筑如加强北向墙及窗的保温,使其平均有效传热系数明显低于东西向,则建筑的最佳幢深尺寸可相对减小,幢深小于12m即可接近节能尺寸。这样较容易做到设计合理,同时又减少单位面积热耗。
总之,当各面的平均有效传热系数不同时,传热系数相对较小且有较大面积的体型,是最佳体型;而当各面的平均传热系数相同时,体形系数最小的体型,是最佳体型。
K1/H= K2/L= K2/W
或写成:
WLK1= WHK1= HLK1
即:
Q1= Q2= Q3
式中:K1—屋顶和地面的平均有效传热系数;
K2—建筑幢长方向两平行墙面及窗的平均有效传热系数;
K3—建筑幢深方向两平行墙面及窗的平均有效传热系数;
H—建筑高度;
W—幢深;
L—幢长;
Q1、Q2、Q3—三个方向的实际热流量。
在式中有效传热系数可以概括各地区和朝向的日辐射强度及构造本身传热系数的因素,使表达式比较简单明确,适合应用。
上述公式表明,最佳节能体型是以各面外围护结构传热特性的比例关系为准的,只有当建筑各面的有效传热系数相等,即K1= K2= K3,时,则W=H=L,即立方体建筑耗热最少,这时将只由体形系数判定耗热的多少,体形系数小的耗热少,也就是立方体为最佳体型。
在实际中,调节屋顶与外墙之间或东西墙与南北墙之间保温能力的比例关系,均可改变最佳体型尺寸。对朝南的建筑如加强北向墙及窗的保温,使其平均有效传热系数明显低于东西向,则建筑的最佳幢深尺寸可相对减小,幢深小于12m即可接近节能尺寸。这样较容易做到设计合理,同时又减少单位面积热耗。
总之,当各面的平均有效传热系数不同时,传热系数相对较小且有较大面积的体型,是最佳体型;而当各面的平均传热系数相同时,体形系数最小的体型,是最佳体型。
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