基于Ecotect的輕鋼活動(dòng)房屋墻面太陽(yáng)輻射模擬分析

姚珊珊　余術(shù)剛鄭州大學(xué)建筑學(xué)院（450000） 鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院有限公司（450000）

基于Ecotect的輕鋼活動(dòng)房屋墻面太陽(yáng)輻射模擬分析

姚珊珊1余術(shù)剛2
1鄭州大學(xué)建筑學(xué)院（450000） 2鄭州大學(xué)綜合設(shè)計(jì)研究院有限公司（450000）

運(yùn)用Ecotect軟件對(duì)輕鋼活動(dòng)房屋墻面的太陽(yáng)輻射進(jìn)行分析，對(duì)比采用遮陽(yáng)構(gòu)件前后墻面的夏季太陽(yáng)輻射量的大小。結(jié)果表明，采用遮陽(yáng)構(gòu)件可以有效降低墻面的夏季太陽(yáng)輻射量，對(duì)輕鋼活動(dòng)房屋夏季隔熱有較好的效果。

活動(dòng)房；遮陽(yáng)；太陽(yáng)輻射

0　概述

輕鋼活動(dòng)房屋是按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)進(jìn)行空間組合的環(huán)保經(jīng)濟(jì)活動(dòng)房屋。采用保溫材料的輕鋼活動(dòng)房屋主要是采用雙層鋼板，中間填充保溫材料。這樣能夠提高其冬季的保溫性能，降低能耗，但夏季隔熱較差。對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)，按照節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，夏季輕鋼活動(dòng)房屋的外墻內(nèi)表面溫度要大于標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定［1］。

因此，提高隔熱性能是滿足夏熱冬冷地區(qū)及夏熱冬暖地區(qū)的居住舒適性需要解決的問(wèn)題。主要措施可以考慮在中間增加空氣間層，或者外墻表面增加遮陽(yáng)等。增加空氣間層需要改進(jìn)節(jié)點(diǎn)，對(duì)工藝要求復(fù)雜。所以本論文主要是利用軟件模擬計(jì)算墻面的太陽(yáng)輻射大小，來(lái)驗(yàn)證增加遮陽(yáng)這一措施可以提高輕鋼活動(dòng)房屋的隔熱性能。

1　分析對(duì)象

為了模擬方便，僅選取一個(gè)活動(dòng)單元作為模擬對(duì)象，單元尺寸為3 000 mm×6 000 mm×3 000 mm。分析地點(diǎn)選在夏熱冬冷地區(qū)（合肥）。分析太陽(yáng)輻射的時(shí)間段為夏季6月1日～8月31日。

圖1　方案一無(wú)遮陽(yáng)

如圖1所示，方案一是沒(méi)有遮陽(yáng)的活動(dòng)單元。圖2是對(duì)墻面采取了水平遮陽(yáng)的方式。具體做法如下：距離墻面300 mm的距離，做了寬200 mm、高100 mm的水平遮陽(yáng)條，遮陽(yáng)條間距300 mm。為了避免影響室內(nèi)采光，將窗洞口的位置留出。

圖2　方案二墻面遮陽(yáng)

2　分析結(jié)果

2.1墻面太陽(yáng)輻射分析

圖3　方案二南立面太陽(yáng)輻射圖

如圖3所示，方案二南立面夏季每個(gè)網(wǎng)格太陽(yáng)輻射量的平均值為261 319.42 Wh。如圖4所示，方案二南立面夏季每個(gè)網(wǎng)格太陽(yáng)輻射量的平均值比方案一減少了169 388.56 Wh。由此可知，南立面方案二每個(gè)網(wǎng)格的太陽(yáng)輻射量平均值只相當(dāng)于方案一的59.89%。

圖4　方案二與方案一南立面太陽(yáng)輻射差值圖

如圖5所示，方案二西立面夏季每個(gè)網(wǎng)格太陽(yáng)輻射量的平均值為134 772.69 Wh。如圖6所示，方案二西立面夏季每個(gè)網(wǎng)格太陽(yáng)輻射量的平均值比方案一減少了161 209.45 Wh。由此可知，西立面方案二每個(gè)網(wǎng)格的太陽(yáng)輻射量平均值只相當(dāng)于方案一的42.72%。

圖5　方案二西立面太陽(yáng)輻射圖

圖6　方案二與方案一西立面太陽(yáng)輻射差值圖

圖7　方案二北立面太陽(yáng)輻射圖

圖8　方案二與方案一北立面太陽(yáng)輻射差值圖

如圖7所示，方案二北立面夏季每個(gè)網(wǎng)格太陽(yáng)輻射量的平均值為107 997.02Wh。如圖8所示，方案二北立面夏季每個(gè)網(wǎng)格太陽(yáng)輻射量的平均值比方案一減少了89 028.10 Wh。由此可知，北立面方案二每個(gè)網(wǎng)格的太陽(yáng)輻射量平均值只相當(dāng)于方案一的55.47%。

圖9　方案二東立面太陽(yáng)輻射圖

圖10　方案二與方案一東立面太陽(yáng)輻射差值圖

如圖9所示，方案二東立面夏季每個(gè)網(wǎng)格太陽(yáng)輻射量的平均值為152 326.11 Wh。如圖10所示，方案二東立面夏季每個(gè)網(wǎng)格太陽(yáng)輻射量的平均值比方案一減少了160 054.01 Wh。由此可知，東立面方案二每個(gè)網(wǎng)格的太陽(yáng)輻射量平均值只相當(dāng)于方案一的48.89%。

2.2室內(nèi)采光分析

圖11　方案一室內(nèi)采光系數(shù)圖

圖12　方案二室內(nèi)采光系數(shù)圖

如圖11所示，方案一室內(nèi)采光系數(shù)的平均值為5.47%。如圖12所示，方案二室內(nèi)采光系數(shù)的平均值為4.32%。由采光設(shè)計(jì)規(guī)范可知，居住建筑的臥室、起居室室內(nèi)采光系數(shù)不應(yīng)低于2%［2］。由此可知，墻面采用該種形式的遮陽(yáng)構(gòu)件時(shí)，留出窗洞口的位置，對(duì)室內(nèi)采光影響并不大。

3　結(jié)論

當(dāng)采取該種遮陽(yáng)方式時(shí)，采用遮陽(yáng)構(gòu)件后比采用遮陽(yáng)構(gòu)件前可以使墻面減少約50%的夏季太陽(yáng)輻射量。當(dāng)留出窗洞口的位置時(shí)，對(duì)室內(nèi)的采光系數(shù)影響并不大。

當(dāng)然，本文只選取了一種遮陽(yáng)方式來(lái)比較遮陽(yáng)前后對(duì)活動(dòng)房屋的夏季太陽(yáng)輻射量的影響。采取不同遮陽(yáng)方式時(shí)，效果也會(huì)有一定區(qū)別。在夏熱冬冷地區(qū)或者夏熱冬暖地區(qū)，可以利用遮陽(yáng)構(gòu)件結(jié)合立面造型來(lái)達(dá)到活動(dòng)房屋夏季隔熱的目的，同時(shí)也能取到較好的美學(xué)效果。

［1］余術(shù)剛，姚珊珊.輕鋼活動(dòng)房屋熱工性能分析［J］.河南建材，2015，04.

［2］GB 50033-2013，中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑采光設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版，2012.