封閉陽臺溫差修正管理論文

時間:2022-07-05 06:11:00

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封閉陽臺溫差修正管理論文

摘要:《采暖通風與空氣調節設計規范》和有關資料中均沒有給出在耗熱量計算中對于封閉陽臺溫差修正系數。這給設計帶來不便。為了給設計提供參考的數值,本文在該方面進行了試驗研究,提出了按陽臺朝向不同,取不同溫差修正系數的方法。通過對兩地區三套住宅單元的有關參數測試,整理分析后給出了可用于供暖設計參考封閉陽臺的溫差修正系數。該研究結果也為編制修訂有關技術文件提供依據。

關鍵詞:封閉陽臺溫差修正系數朝向測試

近幾年采暖民用住宅的陽臺已普遍做成封閉型。尤其在嚴寒地區更是如此。這就使各一陽臺之間的圍護結構耗熱量計算必須也引入一個溫差修正系數,但是由于這是近幾年出現的新的情況,因此在現有的設計規范和技術資料中均沒有規定或給出供設計使用的計算值。因此研究該問題,并給出供設計參考的修正系數就使得非常必要。

1目前供暖設計中對該問題的作法

由于沒有統一的規定,在實際設計時,對于該方面的計算目前有兩種方法:

一種方法是對圍護結構基本耗熱量計算公式,Q=aFK(tn-tw)中的溫差修正系數a近似取GBJ19-89中表3.1.4-1中有外門窗非采暖房間相鄰的隔墻時的a=0.70。

另一種方法是利用熱平衡原理求出陽臺的溫度。其具體過程認為從室內通過圍護結構傳入陽臺的熱量Q等于陽臺傳出室外的熱量Q′,在忽略室內與陽臺之間滲透換熱量時,即有下列熱平衡式成立。

Q=Q′=∑KF(tn-ty)=∑K′F′(tn-ty)+cρV(ty-tw)(1)

式中:Q----室內傳入陽臺的熱量,W;

Q′----陽臺傳出室外的熱量,W;

K----室內與陽臺間圍護結構的傳熱系數,W/(m2·℃);

F----室內與陽臺間圍護結構的傳熱面積,m2;

K′----陽臺圍護結構各部分的傳熱系數W/(m2·℃);

F′----陽臺圍護結構各部分的傳熱面積,m2;

tn----室內計算溫度,℃

tw----室外計算溫度,℃

ty----陽臺空氣溫度,℃

ρ----空氣密度,kg/m3;

c----空氣比熱,J/(kg·℃)

V----封閉陽臺的空氣滲透量,m3。

以上的兩種方法在實際運用中第一種方法雖然簡單,但缺少實測驗證與實際情況可能有較大差別。第二種方法考慮的因素較多,雖然嚴謹,但較繁瑣,使用時不方便。

由平衡式分析可知:當室內外計算溫度不變時,陽臺溫度受以下三個方面影響:

1.1陽臺封閉圍護結構傳熱系數和傳熱面積

即當傳熱系數和面積增大時,則使陽臺內的溫度降低。由此可知:在其他條件相同時,頂層和底層封閉陽臺內的溫度低于中間各層。

1.2室內陽臺之間的圍護結構的傳熱系數和傳熱面積

由于陽臺內的熱量是由室內透過該結構傳入陽臺內,因此陽臺內溫度的高低主要取決地該部分的傳熱量。當該部分圍護采用熱阻小的材料時,則陽臺內溫度較高。

1.3封閉陽臺的密閉性

從平衡式可知冷風滲透量影響了陽臺溫度。這就便得用密閉不好的鋼窗封閉陽臺,其陽臺溫度低于塑鋼窗封閉陽臺的原因之一。由于冷風滲透量受風向、風速等多種因素影響,因此計算復雜。

2測試目的和條件

目的:針對以上的情況,為給設計提供方便和準確的溫差修正系數a。我們進行了實際住宅的陽臺溫度、室內、外溫度的測試。以期得到封閉陽臺的溫差修正系數a的值。

測試條件:針對目前陽臺封閉多選用塑鋼窗的情況,我們在大慶、哈爾濱兩個地區選擇了三幢住宅樓,并各挑選了一套住宅進行了測試。

哈爾濱的測試是在一幢八層住宅樓中的五層住房,使用面積為60.74m2,南北向各一個陽臺,南向陽臺對應的是客廳,北向陽臺對應的是廚房。測試進行了半個采暖季,是用美國生產的HOBO自記溫度器,對室外溫度和陽臺溫度進行測試。測試住宅平面見圖1(a)。大慶測試是在新建的大慶大學生活區進行,我們在兩幢住宅樓的三樓各選一套住房并安裝了美國生產的HOBO自記溫度計。南向的陽臺對應的是居室,北向的陽臺對應的是廚房。測試進行了三個星期。測試住宅平面見圖1中(a)、(b)、(c)。

圖1測試住宅平面圖

以上測試的住宅均在工程竣工后處于正常供暖,但無人居住的情況下進行。因此,人為的干擾因素幾乎不存在。這雖然與有人居住時情況有所不同,但符合設計情況。目前陽臺的種類較多,以透明部分區分有落地窗陽臺和半透明陽臺,以位置區分有外露陽臺和內置陽臺的不同。由于條件限制,僅進行了目前較普遍的外置陽臺,上部發近2/3為塑鋼窗。下部分近1/3處為中磚混結構的形式。

3測試數據

對室內、外溫度和陽臺溫度進行測試的數據進行日平均處理后,分別給出了如圖2的各有關曲線。同時對測試數據進行了如下整理:

計算室內日平均溫度tn與室外日平均溫度tw的日平均溫度差Δtnw=tn-tw;

計算室內日平均溫度tn與陽臺對應內日平均溫度差ty的日平均溫度的溫差Δtny=tn-ty;

計算出了溫差修正系數a=Δtny/Δtnw,對所測試的各個陽臺所整理a值部分列于表2;

圖3給出了測試住宅陽臺的封閉陽臺曲;圖4給出了室外日平均溫度不同的溫差修正系數曲線。4整理數據分析

設計中關心的溫差修正系數反映了溫度不同所產生的差別。在《在采暖通風與空氣調節設計規范》(GBJ19-87)表3.1.8-1所給出的溫差修正系數的圍護結構特征基本與朝向無關因此,不必考慮朝向問題。而對封閉陽臺的情況則有所不同,封閉陽臺為垂直結構時,對耗熱量計算應考慮其朝向的問題。因此,在確定封閉陽臺的溫差修正系數時,連同朝向修正一起考慮是合理的。尤其是測試其南向陽臺內的溫度時,已包含了太陽輻射熱量所造成的溫度高于北向陽臺內溫度。其值更是真實的說明了太陽輻射熱對不同朝向陽臺所產生的差別。

由測試數據圖2可知:在相同的室外溫度下,南北向陽臺內的溫度不同。這顯然是由太陽輻射造成的。因此,若南北向陽臺采用同一個溫差修正系數a,還要對此部分圍護結構考慮朝向修正。這顯然又將增加一步計算過程。若給出溫差修正系數,事先考慮太陽輻射熱使陽臺內溫度升高的因素,則對采用了此溫差修正部分就不必再考慮朝向修正。因此,本文在整理數據時,對南北陽臺的數據進行了分別的整理。并對不同朝向的陽臺給出了不同的溫差修正系數。

從表1、表2中可知北向陽臺與南向陽臺的a值差別較大。

大慶住宅測試期間的部分溫差修正系數表1

日期1-121-131-141-151-161-171-181-191-201-211-221-231-24

b住宅南向0.510.550.460.440.550.580.500.520.500.600.570.550.54

b住宅北向0.670.710.600.610.730.770.700.710.660.700.740.760.77

c住宅南向0.430.460.560.410.470.490.430.480.490.550.460.420.42

c住宅北向0.590.620.710.620.670.670.610.620.610.590.610.650.71

哈爾濱住宅測試期間的部分溫差修正系數表2

日期2-12-22-32-42-52-62-72-82-92-102-112-122-13

北向陽臺0.490.450.480.500.540.470.490.540.540.530.510.530.49

南向陽臺0.760.760.790.790.820.810.800.830.810.780.770.780.76

從表3中可以看出:測試的南向陽臺修正系數較一致,而北向陽臺哈爾濱房間的值較大,其原因是陰面陽臺所處的位置,由于周圍建筑的影響形成了較大的風速。因此,不完全代表普遍性。

整個測試期間溫差修正系數的平均值表3

大慶住宅b大慶住宅c哈爾濱住宅平均

南向陽臺0.530.470.500.50

北向陽臺0.700.640.790.71

從圖4的實驗點看有波動,其原因我們認為是測試中風向、風速變化所引起的,因為測試條件限制沒有測試風向、風速的參數。圖中,沿著修正系數隨室外溫度降低變化不大,因此,測試雖然沒有在達到室外計算溫度情況下進行,但所得到測試結果仍適用于耗熱量的計算。

由于條件限制,東、西向陽臺沒有進行測試。在不考慮風向的影響時,主要是太陽輻射熱的影響,因此,可參照太陽輻射的朝向修正,采用南北向陽臺溫差修正系數的平均值作為東西向陽臺的溫差修正系數。

根據測試結果表3的數據,通過分析我們認為,封閉陽臺溫差修正系數推薦采用以下數值:

南向取a=0.50

北向取a=0.70

東西向取a=0.60

5結論

由以上的測試數據和整理分析,可得到以下幾點結論:

5.1對于有封閉陽臺部分的圍護結構傳熱計算,仍以溫差修正系數的方法進行處理,較簡便易行,也可滿足設計要求。

5.2封閉陽臺的溫差修正系數應按不同朝向給出,并不再考慮該部分的朝向修正。但嚴格講,不同地區由于日照率不

同,該值也有所不同。

5.3文中給出的推薦值,雖然有一定的局限性,但仍可供設計參考。該問題的分析,雖然是一個傳熱的問題,但涉及的變量因素較多,且各地也有差異。因此,作深入的研究也有一定的難度。

5.4本文的內容為初步研究結果,意在給出方便設計的參考值。

參考文獻

1中華人民共和國國家標準《采暖通風與空氣調節設計規范》(GBJ19-87),北京:中國計劃出版社,1989