摘要 本文根據(jù)夏熱冬冷地區(qū)不同朝向太陽輻射的變化規(guī)律，分析了建筑開窗受太陽輻射的熱過程影響，并通過計(jì)算分析和對照節(jié)能建筑的試點(diǎn)工程的實(shí)測分析，提出了夏熱冬冷地區(qū)節(jié)能建筑的窗墻面積比的設(shè)計(jì)依據(jù)。
　　
　　關(guān)鍵詞 窗墻面積比 太陽輻射 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

　　我國夏熱冬冷地區(qū)氣候夏季炎熱，冬季濕冷。夏季室外空氣溫度大于35℃的天數(shù)約10～40一，最高溫度達(dá)到40℃以上；冬季氣候寒冷，日平均溫度小于5℃的天數(shù)約20～80天，相對濕度大，而且日照率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于北方。北方冬季日照率大多超過60%。而夏熱冬冷地區(qū)由東到西，冬季日照率逐漸減少。東部最高，也不超過50%，只有40%左右；中部30%左右；西部20%左右。重慶只有13%，加之空氣濕度高達(dá)80%以上，冬季陰雨綿綿，而造成了該地區(qū)冬季的基本氣候特點(diǎn)是陰冷潮濕。
　　
　　1 窗墻面積比的確定基本原則
　　
　　關(guān)于窗墻面積比的確定基本原則是依據(jù)這一地區(qū)不同朝向墻面冬、夏日照情況（日照時(shí)間長短、太陽總輻射強(qiáng)度、陽光入射角大小），冬、夏季季風(fēng)影響、室外空氣溫度、室內(nèi)采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及窗開窗面積與建筑能耗所占比率等因素綜合來考慮確定的。一般普通窗戶（包括陽臺(tái)門的透明部分）的保溫隔熱性能比外墻差的多，尤其是夏季白天通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱也比外墻多的多，窗墻面積比越大，則采暖和空調(diào)的能耗也越大。因此，從節(jié)約建筑能耗的角度出發(fā)，必須限制窗墻面積比。在一般情況下，應(yīng)以滿足室內(nèi)采光要求作為窗墻面積比的確定原則，來規(guī)定窗墻面積比的數(shù)值是它能基本滿足較大進(jìn)深房間的采光要求。
　　
　　2 太陽輻射的主要影響因素
　　
　　由于夏熱冬冷地區(qū)范圍大，東、西部氣候條件也各不相同，從建筑能耗角度來看，室外氣象參數(shù)對窗墻面積的要求也應(yīng)根據(jù)氣象參數(shù)在不同地區(qū)，不同時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行確定。從這一地區(qū)建筑能耗分析中，窗對建筑能耗的損失主要二個(gè)原因，一是窗的熱工性能太差所造成夏季空調(diào)、冬季采暖室內(nèi)外溫差的熱量損失的增加；另外就是窗因受太陽輻射影響而造成的建筑室內(nèi)空調(diào)采暖能耗的增減。從冬季來看通過窗口進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射有利于建筑的節(jié)能，因此，減少窗的溫差傳熱是建筑節(jié)能中窗口熱損失的主要因素，而夏季由于這一地區(qū)窗對建筑能耗損失中，太陽輻射是其主要因素，夏季不同朝向墻面太陽輻射溫度日變化比冬季要復(fù)雜，不同朝向墻面日輻射和峰值出現(xiàn)的時(shí)間是不同的，因此，在確定不同朝向的窗墻面積比時(shí)也應(yīng)有差別。如表1、表2所示為這一地區(qū)幾個(gè)城市最近10年（1989～1998年）氣象參數(shù)累計(jì)10年的統(tǒng)計(jì)值。
　　
　　　　夏季各朝向墻面與水平面上的太陽總輻射照度（W/m2）　　　　　表1



　　注：以上數(shù)據(jù)為1989～1998的累計(jì)10年統(tǒng)計(jì)值
　　
　　　　部分城市室外氣象參數(shù)近10年來統(tǒng)計(jì)值　　　　　　　表2


　　注：南京為建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)中數(shù)據(jù)。
　　
　　根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，取某一天中所測的太陽輻射量為例進(jìn)行分析，水平表面和垂直表面單位面積上所得太陽直接輻射量分別表示為：
　　(1)
　　(2)
　　　　　式中：qH為水平表面上單位面積所得太陽直接輻射量；
　　　　　為垂直表面上單位面積所得太陽直接輻射量；
　　　　　An為垂直表面方位角；
　　　　　As為太陽方位角；
　　　　　t為時(shí)間，式中積分從日出到日沒。

　　我們采用Gauss二次型數(shù)值積分可計(jì)算出（1）和式（2）建筑不同朝向表面單位面積上的太陽輻射，垂直表面以南向方位作為比較基準(zhǔn)，那么可以得到不同的相對日輻射量的無因次量，其變化規(guī)律如圖1、圖2所示�？梢钥吹剑�南向垂直表面冬季日輻射量最大，夏季反而偏小，東、西向垂直表面最大。這與實(shí)際情況相符合。表3是東、南、西、北垂直表面以及水平表面冬季和夏季單位面積上的相對日輻射量比較。
　　

　　圖2 夏至日垂直表面各朝向單位面積上的相對日輻射量。