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建筑科学

窗户在炎热气候中的重要性

上光性能胜过在室内和室外的临时工之间的差异并没有那么大的区域保温R值

控制通过窗户太阳热量的吸收对于建筑师Peter Pfeiffer来说,这是一个精心设计的热气候房子最重要的方面之一,他不仅强调选择正确的窗户,而且还强调正确的方向和遮阳。照片的大麦菲佛Arctitecture

在炎热的气候设计房屋时,请确保您正在查看正确的负载。如果这是一个基本的话,对读者道歉,但最近当我被问到热门气候住宅中的常见错误时,这是​​第一件事之一。因此,了解外部负载以及我们的设计方式可能是有用的。

更低的ΔT =更低的r值要求

我们都看过建筑规范表,发现保温的规定r值在温暖气候下较低,在寒冷气候下较高。例如,以下是现行《国际住宅法典(2018)》中关于木结构墙组件的规定r值:

在这张地图上找到你的气候带。点击放大。
  • 在气候带1和2中,空腔绝缘的最小r值为R-13。
  • 在气候区3、4、5和海洋4中,空腔绝缘的最低要求是R-20,或R-13空腔绝缘加R-5连续绝缘。
  • 在气候带6,图7和8中,最低要求是R-20中空隔热加R-5连续绝缘或R-13中空隔热加R-10连续绝缘。

当然,不同气候区的不同要求与每个区域的室内外温差(delta T或ΔT)有关。在建筑中,隔热层减缓了从墙(或板、地板或屋顶)一侧到另一侧的热量传递。如果温差越小,绝缘就“做功越少”,因此效果也就越差。

让我们把一些数字了这一点。

我们将选择凤凰城——美国人口众多的热点之一。ASHRAE为凤凰城设计的温度是110华氏度-作为参考,拉斯维加斯是108华氏度。(是的,它是干热的,但我的烤箱也是。)不管怎样,ΔT的设计温度是35华氏度(110 - 75),这是我们为美国本土设计的最炎热的地方之一。

与冬季设计温度相同的ΔT会是什么样子?

70°F的室内 - 35°F = 35°F的室外冬季设计条件。

这是一个“没有”冬季设计温度 - 你在佛罗里达州看到的那种设计温度。

外带:我不会说绝缘无所谓在炎热的气候,但较寒冷的气候,或者类似的东西更少或许绝缘事宜。

为什么Windows重要更多

那么我们担心的负荷是什么?是的,你知道它 - 窗户和屋顶。

John Straube对窗户和墙壁做了一个很好的分析,他的一个很容易理解的专著是可以高度玻璃建筑立面是绿色的吗?“约翰与窗户和墙壁表现为热流的环境分离器。首先,为了传导(U因子),将U-0.33的典型的良好的住宅窗口与R-20相对高的性能壁进行比较(真正的R值,而不是标称值)。供参考,平均2×6螺柱壁是〜R-12,具有典型的木材框架。因此,墙壁和窗户之间的热流量为6或7倍。

Q.C装置“的热流由于传导。”

它也很重要,可以比较太阳能增益经过这些组件。不透明墙的太阳能增益系数约为0.015。因此,对于SHGC = 0.60窗口,这是明亮的太阳下的42倍的性能(更大的热流)。如果我们使用低太阳能发热和疯狂的良好(R-8)玻璃,我们可以将这一点降低到10个更糟糕的性能。

Q.S.意思是“由于太阳能获得的热量流动”。

值得注意的是,太阳能通过直射阳光击中的不透明墙(qS.= 3.5 Btu/sf·hr)大于通过R-20壁,经历60度ΔT (QC= 3 Btu /科幻·人力资源)。

所以很明显,窗户在炎热、阳光充足的气候中非常重要。当然,世界各地的人们都在设计同样的玻璃盒子式高层建筑。啊嗯…

其他的事情,这件事对热负荷的屋顶,是围合区域的大飞机面向天空(通常,太阳)。它们的颜色通常是暗,最大限度地提高太阳能吸收。

这个问题我下次再讨论。


kohta Ueno是建设科学公司

10评论

  1. Jon R.||#1

    值得一提的上的负载的变化以及如何影响暖通空调设计窗口的作用。例如,很多在西侧的东侧和下午的负荷上午负载 - 将需要分区舒适。

  2. 专家成员
    Armando Cobo.||#2

    及时文章,谢谢。Unfortunately, often enough, when designing homes with great views to the West, especially here in the Southwest, and one can mitigate some heat and solar gain with porches, canopies, trellises, etc., the clients still wants the 20’x15’ set of windows facing west. One option is to increase the R-value on the windows to the max., maybe using triple glazing, or different low-E coatings, even with the price hike coming to play a factor. Do you have any other solutions?
    这是没有什么区别的是,“红色旋钮范围”的效果,我想,不管是什么...... OMG,OMG,OMG!

    1. 专家成员
      Kohta Ueno.||#3

      嘿armando!是的,我有类似的问题,他们希望最大化令人难以置信的观点,最终以-10 f设计温度气候面对北方的玻璃巨型墙。呃,好吧。

      外部遮阳绝对胜过内部遮阳——一旦太阳热量穿过玻璃,大部分就会“卡在”内部。在Straube在他的教科书中展示的例子中,好的外部遮阳可以让15%的太阳增益,而内部遮阳大约是55%。

      悬挑遮阳在南侧很好,但在西侧就变得更有挑战性了——你的悬挑要么变得滑稽地长,要么在下午有一个点,它什么都做不了。外部棚架或其他垂直遮阳可以更好地解决这个问题。但这破坏了这个观点……啊。

      但总体而言,没有神奇的子弹从我 - 小太阳热增益和遮阳尽你所能。:/

    2. 专家成员
      Armando Cobo.||#4

      谢谢Kohta。“我有类似的问题,他们希望最大化令人难以置信的观点,最终与北面朝北的巨大墙壁在-10 f设计温度气候中结束。”有趣的评论,因为我不设计房屋,我从未想过它。
      寒冷天气(温度、空气、风等)对室内的影响是否与炎热天气相同?一个比另一个多?

      1. 专家成员
        Kohta Ueno.||#7

        在寒冷的气候大玻璃面积最大的问题是舒适(由于辐射不适和下沉气流)和冷凝的风险。在高效的Windows合作已经做了什么,这些是关于一个很好的解释:

        https://www.effiolywindows.org/combort.php.
        https://www.efficientwindows.org/condensation.php

        此外,在帕耶特的乡亲做了很好的工作,使得热舒适和玻璃的在线计算器:

        https://www.payette.com/glazing-and-winter-comfort-tool/

      2. 专家成员
        Armando Cobo.||#10

        良好的阅读。一个令人沮丧的笔记,每次我读到凝结时间,总是关于冬天和寒冷的气候,如果夏天凝结,在南方的气候,永远不会发生的。
        逆转冷凝,随着夏季交流设置方式低,潮湿的气候,超尺寸和短循环设备是灾难的一种谱,这不是太多人不谈论。
        我觉得建筑科学家应该多去南方避暑。

  3. Kurtgranroth.||#5

    这是我的设计的房子,我现在在这里建在凤凰城,因为有很多的自然光线,是一个大的要求是一个大问题。

    北立面有40%的玻璃,但朝北(在一个巨大的天井下),它不会经历任何SHG。东面根本没有玻璃。南面有一个窗户,在冬天有一点直射的太阳,但在夏天完全没有(非常大的屋檐)。

    一个野卡是西面的大型露台门。那边有一个10英尺的露台,但太阳仍将在大约下午3点开始流过门,并且将100%到5点。我的目标是在露台外面的衬垫结构上缓解,但这尚未完成,所以我不知道它是否会起作用。

    FWIW,我通过BEOpt查看了所有东西,看看在我的环境中有很多玻璃(窗户+很多门)会有什么样的效果。结果远没有我预期的那么多,尤其是在玻璃被大面积遮挡的情况下(尽管是西门)。

    1. 专家成员
      Armando Cobo.||#6

      如果预算允许,电动户外遮阳板效果很好。我们已经做了一些。

  4. 专家成员
    彼得恩格尔||#8

    在天井的远侧,有落叶藤蔓的棚架可以很好。夏天阻挡阳光,冬天让阳光进入。当然,如果有问题的话,它们也会挡住视线。

  5. 诺拉汗||#9

    我在2区,新奥尔良,我的(旧)房子有只有三个面朝公园,北窗,但它莫名其妙地有八个窗户向南,面向热带阳光和邻居的墙壁和屋顶。没错,他们应该已经做的正好相反。出挑也太短。

    下周我在大多数朝南窗户上获得百慕大百叶窗。他们有广泛的百叶窗,所以我会保护大部分观点 - 例如它 - 并阻挡大部分阳光,从木窗户中转移大量的雨。主要的热量问题是面向朝南单百叶的法式门,但我们在去年通过添加售后市场3M太阳能电影(我思考)来解决了这一点。今年夏天,太阳能电影真的使朝南室更加舒适。

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