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ASHRAE基础上的标准—木质结构房屋技术资料(五)

http://www.loghousecn.com    文章来源:本站原创    更新时间:11/20/2010    文章编辑:lidekang

 

标准能源法规”-1983年发布:

 

1989年之前,CABO标准能源法案(现在是国际能源保护法IECC)没有包含进建筑热容对每年热冷的调整。所有墙装配都做了相似性能的处理,标准法规中的一致性计算完全基于对材料物理性质稳态假设的基础上。

 

这随着MEC1989年版本而改变了,当时ORNL的研究者Jeff Christian 成功的提交,拥护和通过新热质量正确系数表,此表基于19791985年大量DOE热质量计划的工作。表A表明现在被接受进IECC的正确系数和连接法规如国际居住法规(IRC),现在已经成为被州和当地权限广泛参考的法规。

相似的,建筑热量保护系统和提供需要的热量保护水平的相关经济法的考虑,ASHRAE标准90.2-1993“新的低层居住建筑能效设计”用来发展大体积墙。在这个标准中——1993年后期被采用但是未被在标准法规中执行,因为复杂以及建筑者组的反对——一个综合的方法用来产生一致的信息。这一努力基于建筑经济法(不同特别建筑系统的相对寿命成本度量)和热冷天气数据做为供热标准的第一次同时应用。

 

为木墙适当计算热质量修正

 

用表格A中的热质量修正信息可能有窍门。以下信息包括阐明建筑法规官员计算和报告热容(热质量)修正的正确方法。大体积墙修正数据显示在IECC第五章:502.2.1.1.2部分“大体积墙”。

 

然而,在讨论大体积墙修正之前,理解他们怎样用于标准法规住宅墙体整体一致计算方法是很重要的。IECC这部分包含分析建筑的单个热量外壳构件——墙,屋顶,天花板,地基,等。

 

分析始于建筑外墙的综合热发射的考虑,在总重区域包含透明墙部分和门窗。有多于一种类型的结构墙,窗或门,它们的相关区域和热发射系数必须扩大,包含准确计算需要的特定信息。例如,如果一个房屋有木墙和砌石墙在外壳,那么比例区域和特发射系数需要包括在内,不能集中在一起。

 

获得墙需要的整个热发射值的初始值,表2从标准法规部分参考的,以及建筑建立的气候地区相关的供热度(HDD)值。曲线和线段在表2中纵轴是HDD中描述的气候,横轴是整个墙的U系数——Uo. Uo之后用简单的算术等式,用在更详细的接受的构件热性能系数计算中。

 

 

 

相似的,建筑热量保护系统和提供需要的热量保护水平的相关经济法的考虑,ASHRAE标准90.2-1993“新的低层居住建筑能效设计”用来发展大体积墙。在这个标准中——1993年后期被采用但是未被在标准法规中执行,因为复杂以及建筑者组的反对——一个综合的方法用来产生一致的信息。这一努力基于建筑经济法(不同特别建筑系统的相对寿命成本度量)和热冷天气数据做为供热标准的第一次同时应用。

 

 

 

 

计算墙值

 

这部分的等式用来计算墙从它的构件部分的整体热发射系数。注意,等式包含建筑墙的所有典型构件,然而它属于超出地面的墙。低于地面的地基墙分离的方法包含在标准法规别处,不在此讨论。

用这个等式确定适当的Uw系数,为相等的跟美国房屋典型建筑构造的基本轻重量框架墙大体积墙相比较。,下一步是计算和检验木墙有足够的热容。

 

在标准法规中当一个墙有足够的热容-至少6But/平方英尺-那就证明在更高绝缘框架墙场合下足够的热量保护跟标准法规一致(有相应的较低的数字表示的U系数)。既然热容修正基于较高热容墙的有效的热量保护,相对轻重量墙根据研究本文之前讨论的,计算始于一个一致的框架墙需求,那么回到大体积墙允许的U系数。

 

 

标准法规中,在热量层计算部分相应的注释:

 

“实木墙有大于或者等于20磅每平方英尺的热容,外墙区域等于或超过6 Btu/平方英尺-°F。”

不管这一注释,多数法规认可提交将仍然需要正确计算木墙的热容。最好使计算提前而不是冒险继续能量认可因为提交不足够的细节文件。

 

 

计算墙装配的热容

 

外墙建筑材料的热容计算如下:

 

HC=(墙厚*密度)*特定热量

 

这里:

 

HC表示外墙热容用 Btu/平方英尺-[1.06kJ/(-K)]

 

墙厚在此等式中用英尺;

 

材料密度用1b/立方英尺[千克/立方米]

 

木材的特定热量=0.39 Btu/1b-[kJ/( kJ -K)]#

 

#ASHARAE 基础手册,2001(见表B

 

*表示乘法运算

 

根据ASHRAE,木头种类有以下的物理特性和热能性质,跟这些计算相关(表B)。因此,参考此表,SPF直径8英寸的木墙有平均值R9.84,根据ASHRAE设计数据,HC至少9.5。所以例子中的气候中典型的木墙很容易遵循标准法规的要求,不必提高到更高性能的门或窗。需要做额外计算使门窗成本优化到最低,然而始终符合或超出需求。

 

 

 

HC公式使用者必须知道纯粹的木墙厚度,从热量立场上如果有任何物理属性影响到它的实际厚度,要适当改正——正如一整个木材应用,直径比两道之间的接点大。这个警惕跟知道框架数量和它在轻重量墙建筑角,板,楣等的导电系数没有什么不同。框架部分大约比立筋洞保温材料有3倍高的热发射性能。这些作用着重在钢架墙上,因为钢有非常高的导热性。标准法规中包含修正因素说明钢筋的传热性。

 

气密性在木墙房屋中非常重要,能帮助控制热冷荷载。大量填缝材料应用在外墙,应该对它们的物理性做适当的修正。填缝材料很可能比实木墙部分有不同的热发射性和热容。如果绝缘层碾压或者安装在复合木墙系统,这些性质必须考虑。其它材料在木屋外结构系统中混合使用,也需要适当考虑。

 

这里有个例子说明为什么这很重要。让我们看一个自然木屋(圆的但是去皮变细),10英寸正常直径。然而,如果两道之间的点结合只要4英寸或5英寸——这是两道之间做规划的地方使之更加适合——整个墙纯粹的厚不是10英寸;实际上少,根据实际系统几何学可能只有8英寸。既然墙的R值和热容对厚度很敏感,那么纯粹厚度需要精确估计,适当调整如果需要的话在做U系数计算和热质量修正之前做。

 

一个自然木墙的实际表面轮廓的整个影响包括:

 

1)  R值的潜在减少(较薄的墙提供较少材料抵抗热流);

2)  因为较薄的墙有较少的热容,墙中热质量潜在减少。

 

这两个因素都会导致不同的能量特征,需要归因于需要的计算。对于一个完全合理的计算,正确反应任何建筑墙的性能,适当 修正物理特性和实际构件几何学是必要的。

 

例子:木墙热质量计算修正

 

一个2000平方英尺的木屋,在西中部地区,建筑者确定气候5200热度。用全部U系数图(图2)需要的全部U系数是0.138 Btu-小时/平方英尺-℉。Uo值包括所有墙,窗和门表面,建筑者对木屋构件和它们的表面积做了基本的列表。

 

 

首先框架墙的U系数是确定的,通过U系数修正的木墙U系数会被用表A中的值导出。用这一简单的Uo计算我们可以解决相应的符合标准法规的框架墙U系数原型,如下

 

 

需要透明区域U系数符合标准法规原始的框架墙计算:

 

 

在这个房子的例子中,R13空洞保温水平(包括1英寸外部盖板和典型干墙内部漆)能够满足框架墙标准法规中Uw需要。使用者需要修正相同尺寸的木墙热容。

 

回头看木墙热容修正系数(表A),正常的Uw系数是用来选择适当的Uw柱(粗体显示);使用者通过适当的气候范畴行读出,获得相应的木墙的相等Uw值。

 

在这个例子中,木墙需要一个Uw值,U-0.11 Btu-小时/平方英尺-℉。这意味着木墙装配纯粹值R-9符合标准法规的标准,不然就需要框架房屋,R-13的空洞保温。表格木墙Uw值选择将提供相同的年供热和供冷性能,如果房屋用符合法规的轻框架墙建立也相似。

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