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炎熱氣候與建筑外窗

來源:中國門窗＆配套材料網收集整理　作者:楊仕超　日期:2005-5-20
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1、引言
我們居住的每一棟建筑都處在一定的自然環境之中。設計一棟建筑必須考慮到其所處的自然環境。在所有的自然環境之中，氣候是最為重要的環境之一。縱觀我國歷代的建筑，雖然因歷史文化背景的不同，各個時期的建筑有不同的特點，但各個地區的形式卻相對固定。這

    3、室內環境要求
    根據人體舒適度的要求，對于室內著夏季服裝、一般活動量的人體而言，舒適環境要求如下（參考文獻[3]）
    溫度：20～35℃。

    濕度：20～80%，濕度大時，溫度需要低一些才舒適。

    氣流速度：0.1～5m/s，風速大時，溫度高些才舒適。從0.1～5m/s，溫度可提出高5 ℃。

    遮陽：如果有太陽直射，溫度就低一些。

    在這一地區的春季，氣候潮濕，氣溫不算太高。在這一季節，要獲得舒適的室內環境，需降低室內的濕度。因而需要關閉門窗，用空調或抽濕機進行除濕。

    夏季在這一地區比較漫長，降水也主要集中在這一時期。夏季常有雷暴和臺風，對窗有較高的抗風、防雨、防雷的要求。夏季炎熱、潮濕，一般需要空調。由于經常有雨，陰雨天氣氣溫也會降低，因而良好的通風可以減少空調的使用時間。

    秋季是這一地區比較好的季節，氣候最為舒適。要獲得比較舒適的環境，應有比較好的通風。

    南方的城市，日照要求低，因而建筑間距較小，城市比較擁擠，城市噪音比較大，圍護結構需要有較高的空氣隔聲量。

    4、外窗的物理性能與氣候
    4.1節能問題
    玻璃窗的主要目的是采光和通風,但對于空調而言夏季太陽輻射通過玻璃窗進入室內,增加空調負荷。一般統計可知（見文獻[4]），夏季通過玻璃窗的日射得熱占制冷負荷的20～30%。因而，窗的節能是非常重要。

    外窗節能的第一個方面是減少窗的面積，特別是東、西窗的面積。由于墻的傳熱系數較窗低，因而，窗在墻體中所占的比重非常重要。但炎熱地區的夏季，太陽高度角高，南、北墻基本曬不到太陽，因而主要是減少東、西墻的窗面積。

    第二個方面是遮陽。由于空調負荷很多都是來自太陽輻射，而玻璃窗又是太陽輻射得熱的主要來源，因而遮陽對外窗節能是最有效的。

    第三是采用不同的玻璃材料，從而減少太陽透過玻璃的直接輻射。

    第四是采用減少外部熱空氣對室內的傳熱。

    4.2通風
    由于自然通風可以使室內空氣流通，增加室內風速，因而深受南方居民的喜歡。自然通風良好，不僅可以保持室內空氣的清新，也可以最大限度減少空調的時間，從而達到節能的效果。

    對于外窗而言，增強自然通風主要是增大有效通風面積和對風有一定的導向作用。

    4.3抗風
    即將批準的《建筑結構荷載規范》已將圍護結構的設計風壓標準值的計算納入其中，這將使建筑外窗有了明確的抗風設計指標。

    按新的荷載標準，廣州的100m高建筑物的外窗，最高設計風壓標準值將達至3.0kPa左右(Ⅱ級抗風壓性能)，深圳為4.5kPa左右。

    由此可見，沿海臺風地區要求建筑外窗有較高的抗風壓性能。

    4.4雨水滲漏
    防雨水滲漏指標是南方炎熱地區建筑外窗非常重要的性能指標。炎熱地區的年降水量在1500mm以上,是降水最多的地區，而且狂風暴雨非常多，在狂風和暴雨下，外窗非常容易滲漏。

    但是一直以來，國家的有關標準、規范中未規定外窗的水密性指標的取值方法。本文作者曾經在關于幕墻的雨水滲漏性能指標問題的探討中建議[5]，幕墻的活動部分"所要求設防的當地每年下大雨、暴雨或大暴雨時的風力等級的平均風速，作為幕墻可開啟部分的水密性能設計風速"。這一建議也同樣適用于外窗。計算活動部分的水密性指標時，考慮到窗戶有一定的空氣滲透量，體型系數取0.8。

    廣州常年可遇的雷雨大風天氣平均風速大約為6～7級，風速14m/s，瞬時風速為21 m/s，對應瞬時風壓（包含陣風系數）為260 kPa。據此，100m高建筑的雨水滲漏性能指標為373 Pa。水密性等級為Ⅱ級。

    4.5防雷
    由于南方炎熱地區多雷暴，因而非常需要防雷擊。根據《建筑防雷設計規范》GBJ50057的規定，一類建筑高度大于30m、二類大于45 m，三類大于60 m時，應將欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接。

    超高層以建筑一般均超過了防雷的高度，為了防側向雷擊，應將外窗很好地接地。一般建筑，沖擊接地電阻不應大于10Ω。對于采用共同接地的系統，為保證儀器設備的安全，沖擊接地電阻不應大于1Ω。

    廣州的年雷暴日數為81.3d，遠遠超過了一般的防雷設計最低限，高層建筑需要防側向雷擊。

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