4 影響窗戶節(jié)能效果的因素分析

　　以ER和ERC為主要度量參數(shù)，以北京和哈爾濱兩地為例，利用DeST Housing對建筑樓層、外墻性能、窗墻比、房間大小、內(nèi)部發(fā)熱量和窗戶朝向等可能影響窗戶節(jié)能效果的因素分別做了計算分析。這些影響因素的變化范圍的選取，充分考慮了實際住宅可能達到的變化范圍的上、下限，因此，所得的結(jié)論適用于普通住宅。計算分析結(jié)果表明：

　　(1)對于多層建筑，窗戶在建筑中所處的樓層位置對窗戶ER和ERC的影響不大，一層以上的房間，窗戶ER基本相等。除了底層和頂層房間，中間樓層的ERC也基本相等;

　　(2)ER和ERC受外墻保溫和蓄熱性能的影響很小，在討論的外墻變化范圍內(nèi)，ER的浮動最大不超過5%，ERC的浮動最大不超過10%，一般情況下浮動在 2%左右，所以認為，ER和ERC受外墻保溫和蓄熱性能的影響小到可以忽略，即不管和什么外墻配合使用，每平米窗戶節(jié)省的能耗基本不變;

　　(3)當窗墻比從15%變化到30%時，絕大部分窗戶在各個朝向的ER值基本保持不變，個別變化幅度大的，變化的絕對值也小;窗戶ERC的變化幅度比ER的變化大一些，但基本能保持在5%到10%之間。因此認為窗戶的節(jié)能效果受窗墻比的影響很小，特別是采暖季;

　　(4)房間大小對窗戶冬季節(jié)能效果的影響很小，可以忽略不計，但是對窗戶空調(diào)季節(jié)能效果的影響比較大，可不可以忽略要視具體情況而定;

　　(5)房間的內(nèi)部發(fā)熱量大小在住宅可能的范圍內(nèi)變化時，對每單位面積窗戶采暖季或空調(diào)季平均節(jié)能效果的影響并不顯著;

　　(6)根據(jù)普通居民的開窗習慣，房間通風量對窗戶冬季節(jié)能效果的影響很小，可以忽略不計;而房間通風量對窗戶空調(diào)季節(jié)能效果的影響比較大，能不能忽略要視具體情況而定;

　　(7)窗戶朝向?qū)Υ皯艄?jié)能效果的影響無論采暖季還是空調(diào)季都比較顯著，對窗戶的節(jié)能研究進行分朝向探討是必要的。

　　5 對北京和哈爾濱的采暖季建立窗戶ER的經(jīng)驗回歸公式

　　通過上面的分析發(fā)現(xiàn)，表征窗戶采暖季和空調(diào)季節(jié)能效果的量ER和ERC受住宅樓層、外墻保溫性能、窗墻比、以及房間內(nèi)部發(fā)熱量等因素的影響不大，在誤差范圍內(nèi)可以忽略。特別是采暖季，房間大小和通風換氣氣數(shù)對窗戶節(jié)能效果的影響也都小到可以忽略。同時，采暖季不存在遮陽問題，用戶的使用習慣對窗戶節(jié)能效果的影響也很少。因此，窗戶采暖季的節(jié)能效果可以認為只和窗戶朝向、窗戶所在地理位置和窗戶本身的性能有關。

　　在窗戶的熱工性能里，影響采暖能耗的主要是保溫隔熱性能、太陽得熱性能和密閉性能。其中，密閉性能對窗戶能耗的影響較保溫性能和太陽得熱性能相比，又小了很多，特別是以目前的技術水平，要使得窗戶達到優(yōu)良的密閉性能并不難。所以，在本文里暫不考慮窗戶密閉性能對采暖能耗的影響，假設窗戶的密閉性能都很相近，并達到了較好的水平。由此，在相同氣象參數(shù)下，窗戶采暖季的節(jié)能效果就只和窗戶朝向以及窗戶的保溫性能和太陽得熱性能有關，即在相同氣象參數(shù)、相同朝向下，窗戶的ER可以表示為窗戶的傳熱系數(shù)U和太陽得熱系數(shù)G的 函數(shù)。如果通過動態(tài)模擬計算得到多組窗戶的ER和U與G的關系，就可以回歸成一個經(jīng)驗公式，用它來預測某種已知U和G的窗戶的采暖季節(jié)能效果。該回歸公式可以表示為：，其中和 是通過量綱歸一得到的無量綱的量，, ，G是太陽得熱系數(shù)，原本無量綱。

　　因為某一窗戶的ER代表了使用該窗戶和基準窗相比，平均每平米窗戶節(jié)省的采暖季累計能耗。如果建立了窗戶 的經(jīng)驗回歸公式，就能夠很快地由窗戶的傳熱系數(shù)U和太陽得熱系數(shù)G計算出，從而也就大概知道了該窗戶在整個采暖季平均每單位面積節(jié)省的能耗。當兩個窗戶需要比較節(jié)能效果時，就可以通過它們的U和G方便快捷地計算出各自的 ，大的窗戶節(jié)能效果好，從而解決了已知窗戶的熱工參數(shù)，但如果不做具體的能耗模擬計算，就無法評價該窗戶節(jié)能效果的問題。也避免了單憑傳熱系數(shù)U來選擇窗戶可能出現(xiàn)的失誤。當然，由于前面所討論的各個影響因素的存在，利用 經(jīng)驗回歸公式計算得到的值可能和實際值有一定的差異，但是，上面的討論結(jié)果和以下的檢驗結(jié)果都證明這個誤差不會太大。更重要的是，窗戶按照經(jīng)驗公式計算的 值的大小進行節(jié)能等級排序的結(jié)果，和按照實際模擬計算得到的值的大小進行節(jié)能等級排序的結(jié)果是一致的。

　　從物理意義上講， 一定和和G的一次項相關，因此可據(jù)此選定回歸公式的模型，再通過多元線性回歸統(tǒng)計檢驗方程和模型參數(shù)估計值的可靠性。從而分別得到北京地區(qū)采暖季窗戶的節(jié)能效果 的回歸公式：

　　北： (5.1)

　　西： (5.2)

　　東： (5.3)

　　南： (5.4)

　　以上四個回歸公式中， 表征了哈爾濱采暖季窗戶的節(jié)能效果越大，該窗戶采暖季的節(jié)能量越大。四個回歸公式中，的系數(shù)都為負， 的系數(shù)都為正，這 符合北京冬季窗戶的節(jié)能量隨著的增大而減小，隨著 的增大而增大的物理意義。

　　同理，對哈爾濱地區(qū)采暖季窗戶的節(jié)能效果有回歸公式如下：

　　北： (5.5)

　　西： (5.6)

　　東： (5.7)

　　南： (5.8)

　　以上四個回歸公式中， 表征了哈爾濱采暖季窗戶的節(jié)能效果,越大,該窗戶每單位面積節(jié)省的累計采暖能耗就越多，節(jié)能效果越好。四個回歸公式中， 的系數(shù)都為負,而的系數(shù)都為正,這符合哈爾濱冬季窗戶的節(jié)能量和傳熱系數(shù)U成正比，而和太陽得熱系數(shù) 成反比的實際情況。

　　6 結(jié)論

　　公式可以幫助設計人員迅速準確地估計窗戶在具體城市具體朝向使用時的節(jié)能效果，從而因地制宜地采用節(jié)能窗戶，避免盲目性，同時也避免了繁雜的能耗模擬計算。對于普通用戶而言，則可以把晦澀難理解的熱工參數(shù)方便地轉(zhuǎn)化為一個簡單直觀的評估量，避免被片面的宣傳所誤導，如很低的傳熱系數(shù)等。

　　公式的長處是綜合了美國的窗戶評級公式之基于動態(tài)模擬計算的優(yōu)點，以及加拿大窗戶評級公式之物理概念明確的優(yōu)點。同時， 公式對不同氣象條件、不同朝向的窗戶分別討論，也符合我國幅員遼闊，氣象多樣化的實際情況。 公式不足的是，不能對全國范圍建立一個統(tǒng)一的公式，這將造成每個公式使用的地域局限性。