155 建围护结构热性能指标OTTV的研究与应用.docVIP

建筑围护结构热性能指标 OTTV的研究与应用 党奇 徐新华 华中科技大学建筑环境与设备工程系 摘要： 透过建筑围护结构进入空调建筑的得热量是构成建筑空调负荷的重要组成部分，因此很多国家通过立法设立标准来控制建筑围护结构的热工特性以达到建筑节能的目的。围护结构总传热值(Overall Thermal Transfer Value, OTTV)是一综合考虑墙体与屋顶的热特性，窗户的热特性及太阳透过窗户的热射得热的建筑围护结构性能指标。这一指标最早在美国提出，在东南亚及香港地区得到的一定的发展及广泛的应用并列入国家标准。但我国依然采用传热系数，窗墙比等参数控制建筑围护结构的设计。因此本文回顾OTTV的发展与应用，以期开展OTTV在我国的应用方面的研究。 关键词： 围护结构 总传热值 性能指标 建筑节能 1 引言 随着生活水平的提高，人们对室内环境的要求也越来越高，因而近年来建筑能耗不断攀升。在美国，2005商业用能占整个美国用能的18％而供热及空调占商业用能的27.3%【1】。在香港，商业建筑的空调能耗要占建筑能耗的一半以上。在我国，建筑用能已超过全国能源消费总量的四分之一，并将随着人民生活水平的提高逐步增加到三分之一以上，居住建筑用能数量巨大，浪费也很严重。另一方面，地球上的不可再生能源日益枯竭及环境日益恶化。这引起了社会及政府对建筑热工性能及能源利用率的高度关注。美国有相应的建筑设计节能标准【2,3】来控制围护结构的热工特性以期减少围护结构传热。在东南亚国家比如新加坡也有相应的建筑设计节能标准【4】。在我国，相应的标准是1995年发布的行业标准《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》、2001年发布的行业标准《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、2003年发布的行业标准《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》等设计标准。 在这些节能标准里建筑围护结构包括外墙，屋面及窗户等的热工性能是一个非常重要的参数。在我国的节能标准里，窗户的传热系数，外墙与屋面的传热系数及热惰性指标直接用来指导建筑节能设计。在美国的七十年代及八十年代采用采用建筑围护结构总传热值(Overall Thermal Transfer Value, OTTV)的方法来控制建筑围护结构的节能设计并颁布了相应的标准【2,5】。由于种种原因，该标准除了用于底层住宅建筑节能设计不再适应与其它的建筑节能设计【6】。但是在亚洲的很多国家和地区采用了OTTV这一指标来评价建筑围护结构的热性参数并用来控制建筑的围护结构节能设计。本文主要回顾这一指标在美国及新加坡，马来西亚及香港等的发展及应用，以期对我国的建筑节能研究及设计提供一个参考的作用。 2 OTTV在美国的发展与应用 OTTV的全称是Overall Thermal Transfer Value，即总传热值。这一概念最早是在1975年的ASHRAE标准90-75【5】中提出的。这一标准随后修订为ASHRAE标准90A-1980 【2】。在这个标准中，明确地给出了OTTV的计算方法和及其最大允许值。墙壁和屋顶的OTTV的计算公式如下。对于屋顶，OTTV的最大值为26.8 W/m2, 但是外墙的最大OTTV值因建筑的地点不同而有所不同。这些值都是采用面积平均的方法来计算的。 (1) (2) 其中， OTTVW与OTTVR是外墙与屋顶的OTTV值(W/m2)， UW, UR, Uf, US 是外墙，屋顶，外窗，及天窗的传热系数(W/(m2?℃))， AW, AR, Af, AS 是外墙，屋顶，外窗，及天窗的面积(m2)， TDEQ 是外墙/屋顶的当量温差(℃)，该温差考虑了结构的衰减因子及时间滞后因素【7】, SC是窗户或天窗的遮阳系数， SF 是太阳辐射得热因子(W/m2) ΔT是室内外设计条件下的温差(℃)。 在上述的计算公式中采用了当量温差来说明围护结构的蓄热对建筑传热的影响。有的学者指出这一简化方法过于简单【8】，有的学者也认为在ASHRAE标准90A中，建筑围护结构和供暖、通风以及空调系统都是独立考虑的，并且很多要可考虑的因素限制了建筑设计的灵活性，因此该标准中对围护结构的热工参数的要求也有一定的局限性【9-12】。鉴于上述的不足，在修编的ASHRAE标准90A-a-1987【13】的附录中作了相应的修订。在随后的ASHRAE标准90.1-1989【6】中规定：只有低层住宅建筑沿用原先的OTTV值设计标准，其它的新建筑均采用新的标准。 3 OTTV在新加坡的发展与应用 自从把OTTV作为建筑围护结构的热性能指标并作为ASHRAE标准90-75【5】的评价方法的一部分后，许多亚洲国家接受了这种方法，并建立了类似的OTTV公式用于控制