摘要：本文對西安某大學(xué)圖書館大廳進(jìn)行熱環(huán)境的分析，通過現(xiàn)場測試和使用ecotect軟件進(jìn)行熱環(huán)境模擬，定量的對該區(qū)域的全年熱環(huán)境作出評價。最終由分析結(jié)果得到，圖書館大廳存在熱工設(shè)計缺陷，應(yīng)當(dāng)改良玻璃幕墻的熱工性能，加強門窗氣密性，靈活控制對外門窗的開閉時間，以改善其熱環(huán)境、降低能耗。
　　關(guān)鍵詞：圖書館大廳；熱工分析；熱環(huán)境模擬；Ecotect
　　一、受評建筑概況
　　1.1西安市氣候概述
　　西安市地處北緯34º18'、東經(jīng)108º56'，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，在熱工分區(qū)中屬于寒冷氣候地區(qū)，氣候特征表現(xiàn)為冬季寒冷少雨雪，夏季氣候炎熱干燥且多雨。西安地區(qū)氣候特點決定了該地區(qū)的建筑在冬季應(yīng)當(dāng)充分利用被動式太陽能采暖，在夏季充分利用自然通風(fēng)和遮陽實現(xiàn)降溫。這是實現(xiàn)節(jié)能的首選設(shè)計策略。
　　1.2建筑概況
　　該圖書館建筑為五層框架結(jié)構(gòu)，平面呈“回”字形，中央設(shè)有兩個天井。其入口大廳位于東側(cè)二層。建筑東墻采用用隱框鋁合金玻璃幕墻，其余墻體均為空心砌塊墻體，外貼瓷磚。外窗為塑鋼窗。
　　室外綠化環(huán)境概況:建筑西、北兩側(cè)均植有樹木且地面鋪植草磚；建筑東側(cè)為鋪有水磨石地面的廣場，綠化少，有一小型水池；建筑南向僅種植了草皮；整棟建筑無遮陽設(shè)施。
　　二、研究方法
　　研究方法包括現(xiàn)場實測和計算機模擬分析兩部分。現(xiàn)場實測是對典型空間有重點的數(shù)據(jù)采集,主要研究現(xiàn)實使用情況的熱環(huán)境特點。本文僅獲得過度季節(jié)的現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)。另一部分，利用ecotect軟件的強大功能對該區(qū)域熱環(huán)境進(jìn)行不同季節(jié)的模擬和分析。將過度季節(jié)的測試數(shù)據(jù)與計算機模擬初期數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，適當(dāng)?shù)男拚�模型和模擬參數(shù)，有利于通過ecotect軟件的熱環(huán)境分析功能獲得較為可信定量結(jié)論。
　　2.1現(xiàn)場實測
　　測試時間為2009年10月13日14：00~20：00，14日8：00~20：00和15日8：00~14：00，每一小時紀(jì)錄一次。測試期間13日、14日晴天、日照強烈、有微風(fēng)，晝夜溫差較明顯；15日陰天，溫度較低。本次測試采用TR7xU140E自記式溫/濕度計測量室內(nèi)外溫濕度，以及紅外測溫儀測量壁面溫度。溫濕度計測量精度為0.2℃,室內(nèi)外溫度測點設(shè)置高度距地面1.5m；壁面溫度測點設(shè)于距地0.8m~1.2m處，如圖所示(圖1)。
　　2.2計算機模擬
　　以現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為根據(jù)，對該區(qū)域過度季節(jié)的熱環(huán)境進(jìn)行分析的同時，還可以比對軟件模擬出的十月十三日熱環(huán)境數(shù)據(jù)，分析模擬誤差原因，并對模擬模型和參數(shù)進(jìn)行修正、調(diào)整。經(jīng)過調(diào)整后，軟件模擬出的其他季節(jié)的量化數(shù)據(jù)也便提高了一定的可信度。
　　本文的模擬過程的氣象數(shù)據(jù)采用Ecotect自帶的西安氣象數(shù)據(jù)文件，在模擬計算前已核對和設(shè)定圍護(hù)結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)備和人員的工作時間與產(chǎn)熱量進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮喕�和估值�?br /> 　　三、數(shù)據(jù)結(jié)果與分析
　　3.1測試結(jié)果與分析
　　a.室內(nèi)外空氣溫度測試時間，室外空氣溫度變化較大，范圍在15.7℃~27.2℃之間，平均溫度為21.5℃，最高溫度與最低溫度分別出現(xiàn)于13日下午15：00與13日晚上20：00；大廳室內(nèi)溫度曲線較平緩，變化范圍在20.1℃~24.4℃之間，平均溫度為22.1℃，最高溫度與最低溫度分別出現(xiàn)于13日下午14：00與14日上午9：00。
　　b.室內(nèi)外空氣相對濕度從室外空氣溫度的測試結(jié)果可以看出，室內(nèi)相對濕度變化范圍在50.1%~66.9%之間，平均相對濕度為57%，處于我國民用及公共建筑室內(nèi)相對濕度的推薦值范圍內(nèi)。
　　c.壁面溫度經(jīng)測試，東側(cè)壁面平均溫度在一天之內(nèi)的變化范圍較大，處于18.8℃~32.5℃之間，最高溫度出現(xiàn)于上午9：00~11：00。其主要原因是東側(cè)壁面為未設(shè)置遮陽設(shè)施的鋁合金單層玻璃幕墻，受室外太陽輻射影響較大，而上午10點左右是東側(cè)幕墻接受太陽輻射量最多的時刻；西側(cè)壁面溫度受外側(cè)天井的影響，其內(nèi)表面溫度變化平緩，在20.3℃左右，東側(cè)壁面溫度在下午18：00之前大于西側(cè)壁面溫度。
　　3.2模擬結(jié)果與分析
　　本文在現(xiàn)場實測的基礎(chǔ)上,利用建筑環(huán)境模擬軟件Ecotect5.5對大廳區(qū)域進(jìn)行熱環(huán)境分析。將測試數(shù)據(jù)與模擬所得十月十三日的逐時溫度比對，對模型進(jìn)行適當(dāng)修正后，進(jìn)行維護(hù)結(jié)構(gòu)全年分項得失熱分析，明確優(yōu)化策略。
　　從表2中可以看到，氣象數(shù)據(jù)中的室外溫度在下午兩點前均低于實測的室外溫度，且差值明顯，下午兩點至晚八點又明顯高于實測溫度。由于這種計算外擾的差異，必然會引起模擬計算結(jié)果與實測也存在差異�？梢钥吹�，模擬結(jié)果在兩點前的數(shù)據(jù)與實測結(jié)果是存在明顯差異，這與室外溫度的差異趨勢是相同的，而且兩點后的溫度與實測很接近，并且有高于實
　　測溫度的趨勢。經(jīng)過這種差異的比對，可以肯定本文的模擬結(jié)果是可信的。
　　如圖中所示，該大廳在全年主要的熱損失是通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)和通風(fēng)散失掉的。也就是說，玻璃幕墻和為了人員流通而大開的門洞成為了寒冷季節(jié)能量流失的主要通道。而在夏季，主要的得熱部分同樣來源于圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)得熱和自然通風(fēng)得熱。透過玻璃幕墻產(chǎn)生的太陽輻射得熱并未成為夏季主要的得熱部分，這主要是因為幕墻面朝東向，使得大廳在清晨氣溫較低時受到太陽輻射影響，溫度有所上升。但此時段的輻射得熱并沒有成為影響大廳溫度過熱的最主要原因。四、結(jié)論
　　通過對該圖書館大廳熱環(huán)境的現(xiàn)場測試和模擬分析，本文得到如下結(jié)論：
　　1）該區(qū)域的熱工設(shè)計存在明顯問題：冬季存在較大的采暖負(fù)荷，而夏季由于沒有空調(diào)設(shè)施，滿足人舒適度要求的時間比重還不足50％；
　　2）作為圖書館的交通樞紐，其交通門洞經(jīng)常大開，這雖對夏季自然通風(fēng)有利，卻造成冬季過多的熱損失。東向普通玻璃幕墻由于其很差的熱工性能，成為又一個影響熱舒適、增加能耗的重要因素。
　　3）對該區(qū)域進(jìn)行節(jié)能改造，應(yīng)當(dāng)重點處理主要矛盾。首先是提高外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能。也就是說，重點在降低門窗和玻璃幕墻的傳熱系數(shù)上。建議的改造方案有：a將普通玻璃更換為LOW-E玻璃;b給玻璃貼上隔熱安全膜;c在幕墻內(nèi)側(cè)加裝真空玻璃。這些方式都是對不合格現(xiàn)狀較為合理的改造策略，僅是成本不同。其次，還應(yīng)該提高門窗氣密性，冬季在主要冷風(fēng)進(jìn)入口加設(shè)擋風(fēng)門簾或是于入口處增建門斗，派專人管理館內(nèi)門窗在不同季節(jié)的開啟和關(guān)閉等等。