分析节能建筑在各种气候条件下长波辐射率和围护结构的太阳反射率的影响
建筑节能中太阳辐射量的分析与确定
364
364
1.5·sin[
360(n- 364
81)
]
( 7)
由( 2) 式可知, 在确定 IDN 后 , 要 获 得 ID 值 仅 需 求 得 太 阳 入 射角 q 的余弦值。
cosq=cosi·sinb+ sini·cosb·cose
( 8)
式中, i 为壁面倾角, °; e 为壁面太阳方位角, °。
垂直表面天空散射量与水平表面天空散射量之比。
对于 Y 值, 可认为:
!Y=0.55+0.437cosq+ 0.313cos2q cosq>- 0.2 ( 12)
Y=0.45
cosq<- 0.2
当外墙不是垂直壁面时, 则 Ids 可表示为: Ids = C·IDN·(1+cosi)/2
2.3 外墙表面接受的地面反射辐射强度的确定
d= 23.45·sin(360·284+ n )
( 5)
365
式中, n 为计算日在一年中的日期序号。
w=
(HS-
L- LS + e 15 60
- 12)·15
( 6)
式中, HS 为该地区标准时间, h; LS 为地 区 标 准 时 间 位 置 的 经度; e 为时差, min。
e=9.87·sin[2·360(n- 81) ]- 7.53·cos[ 360(n- 81) ]-
论夏热冬冷地区建筑的围护结构设计与节能的关系
论夏热冬冷地区建筑的围护结构设计与节能的关系摘要:夏热冬冷地区的主要分区指标是最冷月平均温度0~10℃,最热月平均气温25~30℃。
夏热冬冷地区的节能建筑的热工设计有其自身的特点,与北方寒冷地区和热带地区不同,建筑的热过程涉及夏季隔热,冬季保温以及过渡季节的除湿和自然通风等四个因素。
因此,在进行维护结构的热工设计时应根据这一地区的气候特点,同时考虑冬夏两季不同方向的热量传递以及在自然通风条件下建筑热湿过程的双向传递。
因此,不能简单的采用降低墙体,屋面,窗户的传热系数,增加隔热保湿材料厚度来达到节约建筑能耗的目的。
【1】建筑节能就是在建筑材料生产,房屋建筑施工及使用过程中,合理的使用,有效的利用能源,以便在满足同等需要或达到相同目的的条件下尽可能降低能耗,实现提高建筑舒适性和节约能源的目标。
【2】前言:在夏热冬冷地区开展建筑节能,有着极其重要的意义,因为夏热冬冷地区涉及西南地区东部和长江中下游流域的16个省,自治区,直辖市,约有人口5.8亿,国民生产总值约占全国的48%,是中国人口最密集,经济发展速度最快的地区。
【1】然而随着全球经济的发展各国能耗都不断上升。
与工业耗能和交通耗能相比较,建筑能耗的资源种类更丰富且数量正与日俱增!同时建筑节能的必要性和紧迫性(具体包括:1,国际能源危机加剧2,我国人均能源储量少,能源成为我国经济的命脉所在3,我国建筑耗总量大,建筑节能状况落后4,建筑节能是改善空间环境的重要途径)要求提高建筑节能水平,这样才能有利于经济的持续健康发展。
本篇将分别论述门窗、墙体、屋顶与地面的节能设计。
正文:一、在建筑围护结构的门窗、墙体、屋面、地面四大围护部件中,门窗的绝热性能最差,是影响室内热环境质量和建筑节能的主要因素之一。
就我国目前典型的围护部件而言,通过门窗的能耗约为墙体的4倍,屋面的5倍,地面的20多倍,约占建筑围护部件总能耗的40%~50%.据统计,在采暖或空调的条件下,冬季单玻窗所损失的热量约占供热负荷的30%~50%,夏季因太阳辐射热透过单玻窗射入室内而消耗的冷量约占空调负荷的20%~30%。
建筑节能设计中的光热效应分析
建筑节能设计中的光热效应分析在当今社会,能源问题日益严峻,建筑节能成为了备受关注的重要领域。
而在建筑节能设计中,光热效应的分析与应用具有至关重要的意义。
光热效应,简单来说,就是指光线与物体相互作用时产生的热能变化。
在建筑中,合理利用光热效应可以有效地降低能源消耗,提高室内环境的舒适度,同时减少对环境的负面影响。
首先,我们来探讨一下自然光在建筑中的光热效应。
太阳光是一种丰富且免费的能源,充分利用自然光能够显著减少人工照明的需求,从而降低电力消耗。
然而,自然光的引入并非简单地开窗就行,需要考虑诸多因素。
比如,窗户的朝向、大小和形状都会影响光线的进入量和分布情况。
南向窗户在冬季可以获得更多的太阳辐射,有助于室内采暖;而在夏季,过大的南向窗户可能会导致室内过热,此时就需要遮阳设施来调节光热效应。
此外,窗户的玻璃材质也对光热效应有重要影响。
普通玻璃的隔热性能较差,会导致室内热量大量散失或涌入;而高性能的LowE 玻璃则具有良好的隔热和遮阳效果,能够在保证采光的同时,有效控制室内温度。
人工照明系统在建筑中的光热效应同样不容忽视。
传统的白炽灯泡和荧光灯管效率较低,大部分电能都转化为热能而非光能。
相比之下,LED 灯具具有更高的发光效率和更低的发热功率,能够在提供足够照明的同时减少热量产生。
而且,通过智能照明控制系统,可以根据室内外光线的变化自动调节灯光亮度,进一步降低能源消耗。
例如,在光线充足的区域自动降低灯光亮度,或者在无人使用的区域自动关闭灯光。
建筑的围护结构对于光热效应的影响也非常显著。
墙体、屋顶和地板的保温隔热性能直接关系到室内温度的稳定性。
良好的保温材料能够阻止室内外热量的交换,减少冬季的热量散失和夏季的热量侵入。
例如,采用聚苯乙烯泡沫板、岩棉等保温材料,可以有效提高围护结构的热阻,降低能源消耗。
同时,建筑的色彩和表面材质也会影响光热效应。
浅色系的表面能够反射更多的光线和热量,有助于降低室内温度;而深色系的表面则容易吸收热量,导致室内温度升高。
研究热辐射对建筑与城市气候的影响与调控策略
研究热辐射对建筑与城市气候的影响与调控策略热辐射是指太阳辐射中的红外辐射,它对建筑与城市气候产生了显著的影响。
热辐射的积累会导致城市热岛效应的加剧,使城市气温升高,影响人们的生活质量。
因此,研究热辐射对建筑与城市气候的影响以及调控策略,对于改善城市环境和提高人们的生活品质具有重要意义。
首先,热辐射对建筑物的热舒适性产生了直接影响。
在夏季,建筑物表面受到强烈的太阳辐射,会产生大量的热量,导致室内温度升高。
这对于人们的居住和工作环境来说是不利的。
因此,建筑物的外墙材料、屋顶设计以及窗户的选择等都需要考虑热辐射的影响。
采用具有较高反射率和较低吸收率的材料,可以减少热辐射的吸收,降低建筑物的温度。
此外,合理设计建筑物的遮阳设施,如百叶窗、窗帘等,也可以减少热辐射对室内的影响,提高室内的热舒适性。
其次,热辐射对城市气候产生了间接影响。
城市中大量的建筑物和硬质表面会吸收和储存热辐射,导致城市热岛效应的加剧。
热岛效应是指城市相对于周边农田或郊区地区的温度升高现象。
热岛效应不仅会使城市气温升高,还会影响周边地区的气候。
因此,调控热辐射对城市气候的影响具有重要意义。
为了减轻热岛效应,可以采取一系列的调控策略。
首先,增加城市的绿化覆盖率是一种有效的方法。
植被可以吸收和蒸发大量的太阳辐射,降低地表温度。
因此,增加公园、花坛等绿化设施,可以有效减轻城市热岛效应的程度。
其次,合理规划建筑物的布局和高度,避免高密度建筑聚集在一起。
这样可以减少建筑物之间的热辐射传递,降低城市的热岛效应。
此外,还可以采用反射性地面材料,如白色沥青、混凝土等,减少地面的吸热能力,降低城市的热岛效应。
除了调控城市热岛效应,研究热辐射对建筑与城市气候的影响还可以为节能减排提供参考。
通过合理设计建筑物的外墙和屋顶,可以降低室内的温度,减少空调的使用,从而降低能源消耗。
此外,研究热辐射对城市气候的影响,还可以为城市规划和建设提供科学依据。
合理选择建筑材料、设计建筑物的遮阳设施等,可以提高建筑物的热舒适性,改善城市环境,提高人们的生活品质。
长波辐射的计算理论及在节能设计中应用
长波辐射的计算理论及在节能设计中应用摘要:本文从长波辐射换热的理论着手进行分析,给出了改变辐射热的措施,提出建筑在进行节能设计时考虑下垫面反射辐射和夜空冷辐射的重要性,并对长波辐射在建筑节能中的一些应用进行了探讨。
关键词:长波辐射;节能Abstract: this paper in heat longwave radiation theory to analysis, gives the change of radiant heat measures, put forward building on energy saving design considerations when the underlying surface reflection radiation and the night sky cold radiation, and the importance of building energy longwave radiation in some of the application are discussed.Keywords: longwave radiation; Energy saving0 引言建筑作为自然界的一部分,必然会受到种种因素的干扰。
就热辐射而言,建筑外表面就受到太阳辐射和下垫面以及天空的辐射,此外在建筑内部也存在着热辐射。
本文从辐射换热的理论着手,对影响辐射换热的因素进行分析,并给出了一些改变换热量的措施,还探讨了长波辐射计算理论在建筑节能设计中的应用。
1 长波辐射理论在建筑热工中,把波长大于3微米的辐射线成为长波辐射。
[1]地表面的实际平均温度约为300K,对流层大气的平均温度约为250K。
在这样的温度条件下,地面和大气的辐射能主要集中在3~120微米的波长范围内,均为肉眼所不能看见的红外辐射。
一般围护结构表面温度约在300K左右,其辐射能主要集中在4~70微米的波长范围,也属于长波辐射。
夏热冬冷地区外墙反射隔热对建筑节能的影响
体 得 热 等 于 太 阳辐 射 、 波 辐 射 换 热 量 和 对 流 换 长
热量之和 。
外 表面对 直 射辐 射 和 散 射 辐射 有 着 不 同 的吸 收率 。
收 稿 日期 :0 1 '—0 2 1 —0 7 7
建筑 物外 墙单 位面 积上 得到 的热 量为 … :
作者简介 : 闫 鑫 ( 9 2 ) 男 , 宁 盘 锦 人 , 理 工 程 师 , 事 建 筑 节 能 检 测 工 作 。 18 一 , 辽 助 从
浙江 建筑 , 2 第 8卷 , 1 第 O期 ,0 1年 1 21 0月
Z ein o s u t n,Vo. 8 o 1 h j g C n t ci a r o 12 ,N . 0,Oc. 0 t2 1 1
夏 热 冬 冷 地 区外 墙 反 射 隔热 对 建 筑 节 能 的 影 响
评 价外 墙反 射 隔热 的作 用 是 一个 值 得 讨 论 的问 题 。 《 民用 建筑 热工 设 计 规 范 ( B5 169 ) 对外 墙 隔 G 0 7 —3 》
热 性 的主要 指标 是 内表 面温度 不 高于 室外 空气最 高
温度 , 采用 外 墙 反 射 隔 热 符 合 该 标 准要 求 。而 《 夏 热 冬 冷 地 区 居 住 建 筑 节 能 设 计 标 准 ( G 3 . J J 14 2 1 ) 中提到 “ 00 》 围护结构 的外表 面宜 采 用浅 色 饰 面 材 料 ” 但并 没有 提 供评 价 指 标 , 有 在节 能规 定 性 , 只 指 标不 满足 要求 的情 况 下 , 要进 行 建 筑 全 年 能 耗 需 计 算时 , 才能 通过 在 计 算 软 件 中设 置 外 墙 太 阳辐 射
式 ( ) : 一 冬季 室 内计 算 温 度 ( ) 居 住 建 筑 取 3中 t ℃ ,
夏热冬冷地区外遮阳对建筑能耗及采光效果的影响分析
[Abstract] Building external shading can rationally control the sun light that enter into the room,reduce the energy consumption of air-conditioning and lighting systems,and improve the indoor light environment. In this paper,through the theoretical analysis and simulation with the software of DeST and Radiance,the simulation of energy consumption of air-conditioning and heating systems and indoor light environment under different external shading angles and dimensions of a public building in Jiaxing was carried out. The results indicated that building external shading could reduce the energy consumption significantly and improve indoor daylight environment at the same time.
[文献标识码] A
Analysis on the Influences of External Shading on Building Energy Consumption and Daylighting Effect in Hot-summer and Cold-winter Region
夏至的太阳辐射对建筑物遮阳与隔热结构材料的影响研究
夏至的太阳辐射对建筑物遮阳与隔热结构材料的影响研究夏至是一年中阳光最为强烈、影响最为显著的时期,太阳辐射对建筑物的遮阳与隔热结构材料起着至关重要的作用。
本文将就夏至的太阳辐射对建筑物遮阳与隔热结构材料的影响展开研究。
在夏至这一特定时刻,太阳直射地表,太阳高度角最大,日照时间最长,太阳辐射强度较大。
建筑物在接受这种辐射的同时也会受到较高的热量侵袭,从而导致室内温度升高。
因此,对于建筑物的遮阳设计尤为关键。
合理地设置遮阳装置,如百叶窗、遮阳篷等,能够有效地减少太阳光直射建筑物表面,从而减缓室内温度的升高。
同时,遮阳装置的材料选择也至关重要,应具备隔热、遮阳、防紫外线等功能,以降低热通量的传导和辐射。
在隔热结构材料的选择上,也应考虑到夏至的太阳辐射对建筑物的影响。
隔热结构材料具有很好的隔热性能,可以有效减少外部高温对建筑物内部的传导和辐射,降低室内温度。
选用具有较低导热系数和热容量小的材料,如保温板、保温砂浆等,能够在一定程度上减少外部热量对建筑物的影响,提高建筑物的隔热效果。
此外,对于建筑物的设计和布局也应考虑夏至的太阳辐射对其遮阳与隔热结构材料的影响。
合理设计建筑物的朝向和立面形式,结合适当的遮阳措施,可以降低太阳辐射对建筑物的侵袭,提高建筑物的室内舒适度。
同时,在建筑物的结构设计中,应考虑到夏至时期高温和强烈太阳辐射的影响,选择合适的隔热材料和技术,提高建筑物的隔热性能,有效减少室内外温差,提高建筑物的节能性能。
综上所述,夏至的太阳辐射对建筑物遮阳与隔热结构材料具有重要影响。
合理设计建筑物的遮阳结构和选择适合的隔热结构材料,可以有效降低太阳辐射带来的热量侵袭,提高建筑物的室内舒适度和节能性能。
建筑设计者应根据夏至时期的特点,科学合理地选用材料和技术,优化建筑物的遮阳与隔热结构,努力打造更加节能环保、舒适宜居的建筑空间。
夏至的太阳辐射对建筑外墙热传递的影响研究
夏至的太阳辐射对建筑外墙热传递的影响研究夏至是一年中太阳最高升至天空的日子,也是太阳辐射强度最大的时段。
在建筑设计和能源管理中,夏至的太阳辐射对建筑外墙的热传递起着重要的影响。
本文将研究夏至的太阳辐射如何影响建筑外墙的热传递,并探讨相应的应对策略。
一、夏至的太阳辐射特点夏至时太阳的高度角最大,直射辐射强度最高。
这意味着太阳的辐射能量会直接照射到建筑外墙上。
而且由于地面辐射的反射,建筑外墙还会受到来自地面的间接辐射。
因此,在夏至时段,建筑外墙会承受更多的热辐射。
二、夏至对建筑外墙热传递的影响1. 热传递增加:夏至时太阳辐射的增加导致建筑外墙的吸热量增加,从而使外墙的温度升高。
这将增加外墙与室内环境之间的热传递。
特别是对于没有良好隔热设计的建筑来说,夏至的太阳辐射会导致外墙的热传递量明显增加。
2. 能耗增加:由于夏至时建筑外墙的热传递增加,空调等冷却设备需要更多的能量来保持室内温度的稳定。
这将导致建筑的能耗增加,不仅增加了能源消耗,还对环境造成了负担。
3. 室内热舒适性减弱:夏至时建筑外墙的热传递增加,会导致室内温度升高,从而降低室内空间的热舒适性。
居住或工作在这样的环境中,人们会感觉闷热,影响工作效率和生活质量。
三、夏至对建筑外墙热传递影响的应对策略1. 良好的隔热设计:在建筑设计过程中,应着重考虑夏至时段太阳辐射对建筑外墙热传递的影响。
选择合适的隔热材料、结构和层厚度,提高建筑外墙的隔热性能,在一定程度上降低夏至时的热传递。
2. 外遮阳措施:通过设置外遮阳设施,如百叶窗、挑篷等,减少夏至时太阳辐射的直射与间接照射。
这些设施可以阻挡部分太阳辐射,减少建筑外墙的吸热量,从而降低热传递。
3. 冷却系统优化:针对夏至时建筑外墙热传递增加导致的能耗问题,可以通过优化冷却系统来降低能耗。
合理使用空调设备,减少冷却负荷,提高能源利用效率。
另外,可以考虑利用太阳能等可再生能源来供应部分冷却能量,降低对传统能源的依赖。
夏热冬冷地区太阳辐射对建筑围护结构能耗影响分析
夏热冬冷地区太阳辐射对建筑围护结构能耗影响分析"
罗 松 钦%##M#杨 昌 智%#李 洪 强%#毛 颖 杰E
!%;湖南大学 土木工程学院#湖南 长沙!!%$$&#%#;长沙理工大学 建筑学院#湖南 长沙!!%$$?>% E;湖南大学设计研究院有限公司#湖南 长沙!!%$$&#"
!!摘!要为解决 夏 热 冬 冷 地 区 建 筑 热 工 设 计 时#建 筑 物 夏 季 要 -挡.太 阳 辐 射'冬 季 要 -用 .太 阳 辐 射 这 一 看 似 矛 盾 的 问 题 #采 用 理 论 推 导 与 模 拟 计 算 及 实 验 验 证 的 方 法 #以 夏 热 冬 冷 气 候 区 内 典 型 建 筑 为 研 究 对 象 #分 析 围 护 结 构 $墙 体 与 屋 顶 %在 不 同 设 计 参 数 时 #其 内 外 表 面 温 度 变 化 及 建 筑 冷 热 负 荷 需 求 特 性 ;研 究 结 果 表 明 !随 着 围 护 结 构 外 表 面 材 料 太 阳 辐 射 吸 收系数由$;A减小到$;E#围 护 结 构 外 表 面 温 度 明 显 降 低#其 中 外 表 面 最 高 温 度 最 大 降 幅 #$;# l$屋顶%#平均温度最大降幅>;A l$屋顶%#而内表面温度降幅不大&降低 太阳辐 射吸 收 系 数 #可 以 明 显 降 低 建 筑 夏 季 冷 负 荷 需 求 #对 冬 季 热 负 荷 影 响 甚 微 &增 大 围 护 结 构 $墙 体 与 屋顶%热阻能够降低建筑冬季热负荷需求#并且热 阻 与 节 能 量 近 似 呈 线 性 关 系#但 其 对 降 低 夏 季 冷 负 荷 的 效 果 不 如 降 低 冬 季 热 负 荷 明 显 #并 且 有 -反 节 能 .风 险 ;该 研 究 可 为 夏 热 冬 冷 气 候 区 建 筑 围 护 结 构 的 优 化 设 计 #解 决 夏 季 隔 热 及 全 年 综 合 降 低 空 调 能 耗 问 题 提 供 参 考 ;
建筑知识:建筑在太阳辐射影响下的变化特性
建筑知识:建筑在太阳辐射影响下的变化特性建筑是人类生活和工作的重要场所,经历了漫长的历史和无数的变革,形成了各种不同的建筑风格和类型。
另一方面,太阳的辐射对于建筑的设计和使用也产生了巨大的影响。
在这篇文章中,我们将探讨建筑在太阳辐射影响下的变化特性。
太阳是我们生活中最重要的能源来源之一,它不仅提供了光线和热量,还影响了我们的健康和生活习惯。
在建筑中,太阳辐射也扮演着至关重要的角色。
建筑的开窗、采光和采暖等需求都与太阳辐射有着密切的联系。
因此,建筑师在设计建筑时要考虑到太阳辐射的变化。
首先,我们来看一下太阳辐射对建筑的影响。
太阳辐射可以分为可见光、红外线和紫外线三种。
其中,可见光是我们日常生活中所接触到的光,对于建筑的采光和装饰设计起着重要的作用;红外线则是与太阳辐射产生热量的主要部分,对于建筑的保温和采暖有着至关重要的作用;紫外线则是一种有害的辐射,容易导致皮肤晒伤和环境污染等问题。
因此,在建筑的设计中要根据不同的需求考虑太阳辐射的变化。
其次,我们来探讨不同建筑类型在太阳辐射下的变化特性。
建筑类型包括居住建筑、办公建筑、商业建筑和公共建筑等。
在居住建筑中,我们通常希望通过太阳的辐射实现采光和温暖的效果,因此在设计中会采用大面积的窗户和阳台等。
在办公和商业建筑中,太阳的辐射则对建筑的能耗和舒适度有着决定性的影响。
因此,在这种情况下,建筑师要通过控制太阳辐射量来达到节能和舒适的效果。
在公共建筑中,则需要考虑太阳辐射对建筑的安全性和持久性的影响,因为公共建筑通常承载着更多人流和车流等。
最后,我们来看一下在不同气候条件下的建筑在太阳辐射下的变化特性。
气候条件包括极地气候、温带气候和热带气候等。
在极地气候条件下,建筑通常需要采用较厚的保温层和小面积的开窗设计以保持室内温度;在温带气候条件下,则需要根据季节和太阳高度角的变化来控制室内的采光和热量;在热带气候条件下,则需要采用通风和遮阳等措施来降低建筑内部的温度。
建筑技术丨基于太阳得热建筑布局对超低能耗居住建筑的影响分析
随着我国人民物质文化水平的提高,对生活环境的品质要求也越来越高,作为一种能大幅度降低建筑供暖供冷需求,以更少的能源消耗提供更舒适室内环境品质的高性能建筑,超低能耗建筑正在逐步获得消费者的认可。
以建筑社区为基础,不同的建筑布局对建筑群体的通风、热岛及单体建筑的日照及采光均有较大影响。
刘明昊对不同布局形式下的风环境及污染物浓度研究,得出了楼间距与风速、污染物浓度的影响关系;李雯喆研究夏热冬冷地区超低能耗建筑形态与能耗的映射关系,发现了建筑体形系数、建筑面宽比、建筑进深比与建筑能耗的非线性关系;张铁等研究建筑群体空间布局方式与建筑外部空间风环境舒适性的相互影响关系,归纳出建筑空间营造手法和风环境舒适度的相关性。
但是,目前针对受建筑布局影响较大的超低能耗高层建筑研究较少,本文借助DeST软件建立三维模型,分析不同建筑布局条件下太阳得热对超低能耗居住建筑供暖(冷)年耗热(冷)量的影响关系,为超低能耗建筑的方案设计和优化布局提供依据。
1、研究对象研究对象为一栋18层居住建筑,建筑面积8 501.93 ㎡,地下2层,主要功能为储藏间;地上18层,层高均为3.10 m。
每层2户,共36户,建筑高度56.10 m,结构形式为剪力墙结构。
2、建筑布局依据该项目总平面图,对体形系数和窗墙面积比完全一致的4栋建筑分别进行模拟计算分析,建筑的布局方案如图1(实线位置)所示,以下简称“布局一”~“布局四”。
图1 建筑布局图布局一:建筑位于最南侧,东西两侧(楼间距约为20 m)有建筑遮挡,会影响太阳得热。
布局二:建筑位于最西侧,东侧(楼间距约20 m)及南侧(楼间距约40 m)有建筑遮挡,会影响太阳得热。
布局三:建筑位于最东侧,西侧(楼间距约20 m)、南侧(楼间距约40 m)有建筑遮挡,会影响太阳得热。
布局四,建筑位于最北侧,东侧(楼间距约20 m)、西侧(楼间距约20 m)及南侧(楼间距约40 m)均有建筑遮挡影响太阳得热。
夏至时节的太阳辐射对建筑能耗的影响研究
夏至时节的太阳辐射对建筑能耗的影响研究夏至时节,太阳高悬天空,辐射强度较大,对建筑能耗产生着重要
的影响。
本文将探讨夏至时节太阳辐射对建筑能耗的影响,旨在为建
筑设计与节能提供参考。
一、夏至时节的太阳辐射特点
夏至时节,太阳直射地表的角度较大,太阳辐射能量较强。
建筑立面、屋顶等表面直接受到太阳的照射,吸收大量热量。
这导致建筑内
部温度升高,增加了空调系统的负荷,进而增加了建筑的能耗。
二、太阳辐射对建筑能耗的影响
1. 热量传导:太阳辐射直接照射建筑表面,被吸收后会转化为热量,通过墙体、窗户等传导到建筑内部,增加了建筑内部的温度。
2. 日照影响:建筑正面的玻璃幕墙等部位直接暴露在阳光下,日照
时间过长容易导致室内温度升高,增加了冷却负荷。
3. 照明能耗:夏至时节白天时间较长,建筑需要依赖人工照明,增
加了建筑的用电负荷。
三、减少太阳辐射对建筑能耗的影响
1. 选用合适的材料:建筑外墙、屋顶等应选用具有植被覆盖或反射
性能较强的材料,减少太阳辐射的直接照射。
2. 设计合理的遮阳措施:在建筑立面设置遮阳装置,如百叶窗、遮
阳篷等,有效减少太阳光直射建筑表面,降低建筑内部温度。
3. 加强隔热保温:加强建筑外墙、屋顶的隔热保温性能,减少热量
的传导。
4. 合理利用自然光:通过设计合理的采光系统,创造自然光线条件,减少对人工照明的依赖。
综上所述,夏至时节的太阳辐射对建筑能耗影响深远。
建筑设计者
和业主应重视太阳辐射的影响,采取有效的措施减少建筑能耗,实现
节能减排的目标,促进建筑可持续发展。
【字数已超过1500字】。
大气环境中太阳辐射对建筑能源利用的影响评估
大气环境中太阳辐射对建筑能源利用的影响评估在当今环境问题日益严峻的背景下,建筑能源利用的可持续性备受关注。
太阳辐射作为一种重要的能源资源,在建筑能源利用中起着重要的作用。
然而,大气环境中的太阳辐射也受到各种因素的影响,这些因素会对建筑的能源利用产生一定的影响。
因此,评估大气环境中太阳辐射对建筑能源利用的影响,对于合理规划建筑能耗具有重要意义。
首先,大气环境中的太阳辐射强度是影响建筑能源利用的关键因素之一。
太阳辐射的强度随地理位置、季节和天气条件而变化。
在地理位置方面,纬度高的地区由于离赤道较远,太阳辐射强度较低。
季节上,冬季太阳的高度较低,太阳辐射强度较弱,而夏季太阳的高度较高,太阳辐射强度较强。
此外,天气条件也会对太阳辐射产生影响,如云量、雾霾等。
其次,建筑的朝向和窗户设计也会影响太阳辐射的利用效果。
合理的朝向设计可以最大程度地获得太阳辐射,提高建筑的能源利用效率。
例如,南向朝向的建筑可以在冬季获得充分的太阳辐射,减少取暖负荷,而北向朝向的建筑则可以减少夏季的直射阳光,减轻空调负荷。
此外,窗户的设计也是关键,透明度和开启方式的选择会影响太阳辐射的进入。
另外,大气环境中的气溶胶、雾霾和云量等因素也会对太阳辐射的利用造成一定的影响。
气溶胶和雾霾会吸收和散射太阳辐射,导致太阳辐射到达地表的减少。
云层的存在则会减弱太阳辐射的强度,降低建筑的能源利用效率。
因此,在评估大气环境中太阳辐射对建筑能源利用的影响时,这些因素都需要考虑进去。
此外,建筑自身的材料和隔热措施也会对太阳辐射的利用产生一定的影响。
光吸收和反射特性的材料选择,可以在一定程度上影响太阳辐射的吸收和利用效果。
隔热材料的选择和装置,也会影响建筑内部的温度分布和能源消耗。
因此,在评估太阳辐射对建筑能源利用的影响时,建筑本身的特性也需要综合考虑。
综上所述,大气环境中的太阳辐射对建筑能源利用具有重要的影响。
从太阳辐射强度、建筑朝向和窗户设计、气溶胶和云层等因素、以及建筑本身的材料和隔热措施等方面,我们可以全面评估太阳辐射对建筑能源利用的影响。
2.2 太阳辐射作用
J s. z = I N sin β
竖直面(墙面) 竖直面(墙面)上的直射辐射强度
J c. z = I N cos β . cos θ
太阳辐射线在水平面上的投影与墙面法线的夹角 IN:垂直于太阳光线的平面上的直射辐射强度(法 垂直于太阳光线的平面上的直射辐射强度( 线直射辐射强度) 线直射辐射强度)
M C = aC ⋅ PF 2 + bC ⋅ PF + 1
遮阳板遮阳系数计算公式在夏热冬暖地区的有关系数
遮阳装置 水平遮阳 夏季 垂直遮阳 系数 aC bC aC bC 水平遮阳 冬季 垂直遮阳 aH bH aH bH 东 0.35 -0.65 0.25 -0.60 0.30 -0.75 0.30 -0.75 南 0.35 -0.65 0.40 -0.75 0.10 -0.45 0.25 -0.60 西 0.20 -0.40 0.30 -0.60 0.20 -0.45 0.25 -0.60 北 0.20 -0.40 0.30 -0.60 0.00 0.00 0.05 -0.15
2.2 太阳辐射对建筑物的热作用 从空气调节角度分析太阳辐射
夏季:增加了冷负荷, 夏季:增加了冷负荷,不利 冬季:减少了采暖负荷, 冬季:减少了采暖负荷,有利
1/81
2.2 太阳辐射对建筑物的热作用 太阳表面温度为6000K 太阳表面温度为6000K,不断地以电磁辐射方式向 6000 宇宙空间发射出巨大的热能, 宇宙空间发射出巨大的热能,地球接受的太阳幅射 能量约为1.7 1.7*10 kW, 能量约为1.7*1014 kW,仅占其总辐射能量的二十 亿分之一左右。 亿分之一左右。 大气反射 大气层作用
τ w 围护结构外表面温度 ρ 吸收系数
室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响
室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响建筑围护结构作为建筑物的外部外壳,承担着保护建筑内部空间不受外界环境影响的重要作用。
而太阳能是一种可再生能源,广泛用于建筑能源利用中。
因此,了解室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响,对于优化建筑设计和能源利用具有重要意义。
一、室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响(一)室内气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响室内气温是建筑围护结构吸收太阳能的重要影响因素。
在冬季,室内温度较低,建筑围护结构吸收太阳能后,能够通过传导、辐射等方式向室内释放热能,提高室内温度,降低冬季供暖负荷。
而在夏季,室内温度较高,建筑围护结构吸收太阳能后,会导致室内温度进一步升高,增加夏季空调负荷。
因此,在建筑围护结构设计中,需考虑室内气温对太阳能吸收的影响,采取相应措施减少能量损失,提高能量利用率。
(二)室外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响室外气温是影响建筑围护结构吸收太阳能的重要因素之一。
在冬季,室外气温较低,建筑围护结构吸收太阳能后,能够有效增加室内温度,并减少冬季供暖负荷;而在夏季,室外气温较高,建筑围护结构吸收太阳能后,会导致室内温度升高,增加空调负荷。
因此,在建筑围护结构设计中,需根据不同季节的室外气温特点,选择合适的材料和建筑形式,减少能量损失,提高能量效率。
二、建筑围护结构吸收太阳能的优化设计(一)选择合适的建筑材料选择合适的建筑材料对于建筑围护结构吸收太阳能具有重要影响。
黑色材料能够吸收更多的太阳能,并转化为热能释放到室内,适合在冬季使用。
而白色材料具有较高的反射率,能够减少太阳能的吸收,适合在夏季使用。
因此,在建筑围护结构设计中,应根据不同季节的能量需求,选择相应的建筑材料,实现能量的最大化利用。
(二)采用适当的窗户设计窗户是建筑围护结构的重要组成部分,对太阳能的吸收有重要影响。
根据不同季节的需求,采用适当的窗户设计能够有效调节室内外气温差异。
在冬季,透明的窗户能够使太阳辐射进入室内,并增加室内温度。
室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响
室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响一、引言太阳能是一种洁净、永无止境的可再生能源,对于可持续发展和能源安全具有重要意义。
随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提升,人们对太阳能的利用越来越重视。
建筑围护结构是建筑物与外界环境隔离的部分,其作用是保护室内环境并为建筑物提供热量。
室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响是建筑能源利用的一个重要研究方向。
本文将深入探讨室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响及其原因。
二、背景建筑围护结构是建筑物与外界环境之间的隔离层,起到保温、隔热和防水等作用。
它可以将太阳能有效地吸收转化为建筑物所需的热量。
然而,室内外气温的变化会直接影响建筑围护结构对太阳能的吸收。
充分了解室内外气温对建筑围护结构吸收太阳能的影响对于优化建筑结构设计、提高能源利用效率具有重要意义。
三、影响因素1.季节变化。
不同季节室内外气温变化差异较大,对建筑围护结构吸收太阳能产生显著影响。
夏季高温条件下,建筑围护结构吸收太阳能较多,而冬季低温条件下,吸收较少。
2.建筑围护结构材料。
不同材料的热导率和热容量不同,对太阳能吸收的反应也有所不同。
例如,金属材料吸收太阳能的能力较强,而混凝土材料的吸收能力较弱。
3.建筑围护结构的设计。
建筑围护结构的形式和布局会影响室内外气温的分布情况。
合理的设计能够提高建筑围护结构对太阳能的吸收效率。
四、影响机制1.热传导。
室内外气温差异会导致建筑围护结构内部热量的传导,使其吸收太阳能。
当室内温度高于室外温度时,热量会从室内向室外传导,反之亦然。
2.辐射吸收。
建筑围护结构通过表面吸收太阳辐射能,然后将其转化为热能。
不同材料的吸收率不同,会影响吸收太阳能的能力。
3.热容能力。
建筑围护结构的热容能力指的是其吸收和储存热量的能力。
通过提高建筑围护结构的热容能力,可以增加其吸收太阳能的能力。
五、实例分析以一个办公楼为例,探讨室内外气温对其围护结构吸收太阳能的影响。
办公楼采用玻璃幕墙作为围护结构,外墙材料为钢结构和双层玻璃。
建筑知识:增加建筑对太阳辐射的利用率
建筑知识:增加建筑对太阳辐射的利用率随着经济的发展和人们环保意识的提高,对于可再生能源的使用需求不断增长。
而在太阳能当中,太阳辐射是一种很好的可再生能源,由于它是免费且无限的,因此其可利用性也越来越受到建筑业者的重视。
增加建筑对太阳辐射的利用率,可以为建筑节省能源,减少环境污染,同时也有助于环保事业的发展。
那么该如何增加建筑对太阳辐射的利用率呢?下面将从建筑造型、建筑材料、建筑结构和建筑设备几个方面进行阐述。
1.建筑造型建筑的造型对太阳辐射的利用有很大的影响。
比如,建筑的朝向、窗户的数量和位置以及外立面的遮阳装置都会影响房间内的照明和通风,并影响房间内太阳辐射的利用率。
建筑的朝向是影响太阳辐射利用率最重要的因素之一。
在南半球,建筑的主立面应该朝向北方,以便在冬季获得更多的日光。
而在北半球,则应该朝向南方。
此外,建筑的入口和窗户也应该放置在房屋的主立面上,并且有利于获得更多的自然光和热量。
2.建筑材料建筑材料对太阳辐射的利用也有一定的影响。
例如,建筑材料可以直接影响房间内的照度和空气温度。
由于建筑材料的热传导系数、吸热能力和反射能力不同,因此对太阳辐射的利用率也不尽相同。
建筑外立面的颜色和光泽度也对太阳辐射的利用有一定的影响。
浅色的建筑外立面可以更好地反射热量,使房间内温度不会过高;而黑色或深色的外立面则更容易吸收热量,从而增加房间内的温度。
3.建筑结构建筑结构也是影响太阳辐射利用率的一个重要因素。
例如,建筑物的屋顶、墙壁和地面可以被用来吸收太阳辐射,并将其转化为有用的能源。
此外,可以将太阳能板安装在建筑物的屋顶上或地面上,利用热能或光能来供电,这样就可以节省一定的能源。
4.建筑设备在建筑设备方面,可以安装可调节的遮阳设备以便进行有效的光照控制。
例如,可以安装可摆动的百叶窗来控制进入房间的阳光并改善室内照度。
此外,还可以利用智能控制技术进行温度调节和照度控制,并保持室内外环境的平衡。
总之,增加建筑对太阳辐射的利用率不仅可以为建筑节省能源,减少环境污染,同时也有助于环保事业的发展。
建筑节能在建筑设计中的应用分析 索朗
建筑节能在建筑设计中的应用分析索朗摘要:我国建筑行业迅猛发展,建筑行业相关技术也得到了较大创新,当前我国大力倡导建筑节能设计。
建筑节能主要包含两方面内容,分别为建筑建设过程中的节能,另外一个是建筑使用过程中的节能。
而建筑节能设计的重点在于使用过程中的节能设计。
影响建筑使用过程中能耗的因素较多,如环境因素、位置因素和地理因素等等。
因此,设计者可以将这些因素作为着手点,对建筑进行节能设计。
关键词:建筑节能;建筑设计;应用1建筑节能相关发展现状目前,绿色建筑在一些节能设计方面已经取得了良好成效,比如已经对一些建筑结构进行了优化,采用装配式,提升了相关围护材料性能,在照明和遮阳等方面也有了很大的改进。
机电方面如感应开关,充分利用再生能源和一些新型技术如热电冷联供、冰蓄冷技术等。
从目前建筑行业的发展来看,建筑节能技术在发展方面有一定的优点和缺点。
应用程度的广泛性也受各种条件的限制。
总体上仍然朝着比较好的方向在发展。
近年来和建筑节能相关的绿建评级和LEED认证以及海绵城市都有着长足的发展,整个控制系统也相对较为完善。
相关的标准示范项目也日渐增多。
2建筑节能设计基本原则2.1整体设计原则在建筑节能设计过程中,应该遵守的第一个原则就是整体性原则。
设计师应将当地的文化、气候和经济因素完全融入设计过程,对工程进行独特而完整的整体性设计。
只有这样,节能设计才能满足每个项目的实际需要。
2.2因地制宜原则在具体设计过程中,还应充分整合城市建设规划、区域总体规划和个体建设项目。
同时,应对当地条件进行最科学合理的评估和分析研究,评估和分析的方面主要包括当地的地理环境、气候条件、文化背景和人文精神,综合多方面的考量给出设计方案。
我国领土面积广阔,各地区气候差异较大。
气候特征各不相同,比如严寒地区节能重点在于保温,而夏热冬暖地区则要把节能重点放在隔热。
因此谈建筑节能就必须适应当地气候特征,不能照抄照搬。
3建筑工程设计节能建筑的影响因素3.1建筑高能耗问题建筑物使用高能耗集中体现在建筑施工、使用等各个环节,其主要有以下几方面问题:第一,室外热环境的影响,不同环境下气候条件对建筑围护结构、外门窗等方面的影响直接造成室内气候条件的不稳定,比如:太阳辐射、空气湿度、风力、降水等。
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分析在各种气候条件下长波辐射率和围护结构太阳反射率对建筑能耗的影响石志阳张雄1.摘要一个动态的计算机模拟对分布在世界各地的35个城市的气候进行了模拟。
研究空调节能负荷一年一度的变化和空调节能负荷由于在长波辐射的变化和建筑围护结构的研究,发现在各种气候条件下(包括热带气候,属亚热带气候,山中最合适的外部建筑饰面高原气候,寒温带气候和温带气候)太阳能反射的变化。
两者的长波发射率和太阳反射是在0.1至0.9之间,间隔设置为0.1模拟。
一年一度各城市的空调能量负载都列在一张图表。
结果表明,长波发射率和太阳的反射率在建筑围护结构的能耗中发挥了重要的角色。
在热带气候下,光学参数是影响建筑外表面建筑能耗最显著的建筑节能指标。
关键词:长波发射率;太阳能反射率;围护结构;空调能源负荷;动态仿真2.前言太阳辐射对建筑能耗有重要的影响。
近年来,许多已进行的研究利用有隔热效果的材料涂覆在凉爽的建筑围护结构上(包括外部建筑屋顶和外部(Levinsona 墙等),2007年的看法,高庆宇,Akbari苏达权等,2008年; Bretz等,Akbari,1997年,帕克和Barkaszi;1997年,苏达权等,2005a列文森对于凯等,高庆宇,2010年)。
此外,人们做了大量的研究,发展多种太阳辐射计算建筑外部表面的方法学((Chimklai等人,2004年;弗朗西斯科·杨等人)。
冷色涂料应用在屋顶上或外观墙上增加了建筑围护结构的总太阳能反射率。
高的太阳能反射率降低了建筑物的表面温度,太阳辐射能被建筑围护结构吸收到建筑里面。
在炎热气候的地区,一年一度的空调能源负荷能能够大大降低。
然而,节能效果很好的涂料每年在空调能源负荷中减少,甚至在夏热冬冷的地区。
最后,太阳反射在寒冷的气候地区的节能因在建筑外观表面导致了负面的影响。
因此,研究利用热模拟软件来进行比较一幢教学楼的年度能源负荷与不同太阳能反射率在各种气候条件的变化(王建民苏达权等,2008年)。
然而,很少有可靠的信息影响建筑外观长波发射率在节能建筑中是怎样影响的。
本研究以exteior联合作用的建筑的说明太阳能反射率和长波发射率对建筑能耗在不同地区气候条件下的影响。
建筑物在白天收到大量的太阳能辐射。
与此同时,馆围护结构不断与热环境(包括天空、地面,其他建筑和树木等)交换热量。
当建筑物围护结构表面热交换达到稳态,表面给出了热传递的平衡关系(燕和赵,1986年):ra ca o g s q q q q q q q ++=+++B R3. 方法论能量的动态热模拟软件优先版本4.0.0.024是用于模拟。
能量加是一个建筑节能的建模仿真程序,如关于建筑采暖、制冷、照明、通风、以及其他能量的流动,是基于BLAST 和DOE-2程序而言的。
了获得更全面地理解这个系统,太阳能反射率和长波的热辐射特性。
两者都将围护结构系数设置从0.1至0.9之间和间隔设置为0.1。
应当指出,在实际生活中,太阳能反射率高于0.8或长波发射率不到0.20以上会是很困难的。
实际的外观是纯白色建筑外观表面的太阳能反射率高于0.8。
对于长波发射率低于0.20的建筑外观表面将使用为一种磨光的金属幕墙。
结果在这两种情况下会城市会产生光污染。
所有的气象数据用于计算机仿真验中。
从数据库中下载能量加的网上。
这些气象数据产生了一段记录(典型的30年)在有代表性的那个位置是合适的,可以用于加热/冷却负荷计算。
4.对结果进行分析4.1. 各种气候参数分析热带和亚热带气候条件下,上述规律讲诉了如何影响外观光学性质空调能量负荷是相对简单的。
图表5、6显示了一个更高的太阳能反射率和长波的热辐射特性对建筑外观表面产生较低的年度空调能量负载。
空调负荷的能量收敛到某种程度上增加了太阳能反射系数,长波的重要性也随之降低。
总的来说,建筑外观表面用用浅色如太阳能反光涂料,能达到节能的目的。
高原山区的气候和寒温带气候有类似的规律。
图表7、8表明,太阳能反射率和长波发射率小的地区能够产生较低的年度空调能源负载。
因此,外部建筑用深色的颜色是比较合理的,符合节能要求的两个地区,如使用瓷砖的颜色太暗,因为长波发射率和较低比较节能。
导致这样原因是,有一个低长波陶瓷材料和黑暗的颜色可能会导致表面发射率低(太阳能反射率和德维特,2006)。
在温带气候条件下,受光学参数的影响,在一个复杂的能量负载方式中,总结了一年一度的空调负荷的趋势图之间的关系。
在举例的不同建筑围护结构太阳能反射率和长波发射率的这些城市分成四个类型。
第一类是显示在图表9中。
空调能量负载协同减少太阳能反射率,随着太阳能反射率的改变而改变。
同时,作为空调能量发散向上负载的太阳能反射系数的增加而增加。
第二类是显示在图表10中。
空调能量负载协同减少太阳能反射率随着太阳能反射率的改变出现改变同时,空调负荷的能量向上发散和随着太阳能反射率向下增加。
第三类是显示在图表11中。
随着太阳能反射率增加,每年的空调负荷最初变化很小,然后向上发散收敛后相融合到某一点上。
第四类是显示在图表12中。
随着太阳能反射率增加,每年的空调负荷一开始变小,然后分流向下,最后可收敛到某个特定的时间点上。
虽然具体的四类是不同的,但总的来说,这个模拟能够说明在温和气候环境下的要求,建筑围护结构中完成与中反射适合发射率和低长波,能够对建筑产生节能。
在这种情况下,一种金属幕墙是一个很不错的选择,因为轻微的磨光的金属有一个中等大小的反射率和低长波发射率(德维特,2006)。
4.2.每年空调节能的潜力分析对每年的空调能源载荷进行了计算分析,对应每相结合的太阳能反射率(从0.1至0.9)和长波发射率(从0.1至0.9)。
然后, 分别计算了每个城市能量挑选出来的81(理论)或56例(实际情况下)的结果,得出了数据的最高和最低的一年一度的空调负荷。
当理论条件下选择相应的最大值和最小能量荷载作用下,太阳能反射率建立和长波发射率从0.1至0.9。
实际情况中意味着只有切实可行的选项都才能实现,所以太阳能反射率在0.1至0.8之间和长波发射率是0.3 到0.9之间。
它的极限载荷减去最小负荷在城市中代表了节能潜力。
在气候能实现的条件下,通过改变光性能的围护结构就能够实现。
这些数据在图13中给出了。
从图13中可以看到,(1)城市在热带和亚热带的气候条件下(包括曼谷、新加坡、新德里,迈阿密等)看到最大的区别;(2)城市高原山区气候条件下(包括拉萨,与湖人的比赛。
拉,等等)看到很大的差异;(3)在亚寒带气候条件下的城市(包括旧金山、莫斯科等),看到一个可观的但较小的差异;(4)城市在温带气候(包括上海、纽约、武汉等。
看到一个更小的差异。
在曼谷,与实际情况相比,差异达到670.0 MJ/m2左右,与理论条件差异达到873.5 MJ/m2.。
在洛杉机与实际的数值之间差异也到达了371.4 MJ/m2,与理论数值到达了446.6 MJ / m2。
这些数据揭示了显著节能数据,在热带和山地高原地区的建筑采用高反射率的潜力和高长波发射率才能够达到如此数据。
在莫斯科,与实际的情况下两者的区别达219.2 MJ/m2,在理论的条件下,差异达到278.4 MJ/m2的差距。
因此,在亚寒带气候条件下低反射率和低发射率的城市可以减少空调负荷较大的能量损失。
在上海,与实际情况的差异相比,差别是35.7,MJ/平方米,在理论的条件下,两者的区别等于58.7美兆/平方米。
以上结果表明,大多数气候温和的城市外建筑物的表面只有一个有限的通过改变效果能实现光学节能的参数。
5.结论本研究的目的是要研究一种被动的解决方案,通过改变建筑物围护结构表面在各种气候条件下太阳能反射率和长波的热辐射特性来减少一年一度的空调负荷变化的能量。
动态计算机模拟了分布在世界各地的35个城市的气候。
通过参数分析得出了下列几点。
(1)在热带和亚热带气候条件下,高太阳能反射率和高长波表面发射率对于建筑节能是最有利的,而且高太阳发射率是最主要的影响因素。
(2)在高原山区的气候条件下和副极带气候条件下, 低太阳能反射率和表面发射率较低的长波是最好的选择。
(3)在温带大陆气候和温带海洋气候条件下,介质反射率和合适的低发射率的节能要求长波。
低长波发射率是主要因素。
当长波能量负载率高的时候,反射率的变化仅仅有一点影响。
通过分析一年一度的空调负荷的潜力,得出结论:(1)热带气候条件下的城市有最大的节能潜力,(2)高原山区气候条件下的城市和副极带气候条件下的城市也有可观的节能潜力;(3)在温带大陆和温带海洋气候下的城市只有有限的节能潜力。
Analyzing the effect of the longwave emissivity and solar reflectanceof building envelopes on energy-saving in buildings in various climatesZhiyang Shi , Xiong Zhang1.AbstractA dynamic computer simulation is carried out in the climates of 35 cities distributed around the world. The variation of the annual air-conditioning energy loads due to changes in the longwave emissivity and the solar reflectance of the building envelopes is studied to find the most appropriate exterior building finishes in various climates (including a tropical climate, a subtropical climate, a mountain plateau climate, a frigid-temperate climate and a temperate climate). Both the longwave emissivity and the solar reflectance are set from 0.1 to 0.9 with an interval of 0.1 in the simulation. The annual air-conditioning energy loads trends of each city are listed in a chart. The results show that both the longwave emissivity and the solar reflectance of building envelopes play significant roles in energy-saving for buildings. In tropical climates, the optical parameters of the building exterior surface affect the building energy-saving most significantly. In the mountain plateau climates and the subarctic climates, the impacts on energy-saving in buildings due to changes in the longwave emissivity and the solar reflectance are still considerable, but in the temperate continental climates and the temperate maritime climates, only limited effects are seen.2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.Keywords:Longwave emissivity; Solar reflectance; Building envelope; Air-conditioning energy loads; Dynamic simulation2. IntroductionSolar radiation has a significant effect on the energy loads of buildings. Recently, many studies have been performed to research the heat insulation effects of using cool coatings on exterior building envelopes (including roofs and exterior walls) (Levinsona et al., 2007; Yu et al., 2008; Akbari et al., 1997; Bretz and Akbari, 1997; Parker and Barkaszi, 1997; Levinson et al., 2005a,b; Kai et al., 2010). In addition,much research has been done to develop various solar radiation calculation methodologies for the exterior surfaces of buildings (Chimklai et al., 2004; Francisco et al., 2005; Yang et al., 2006). The cool coatings used on the roof or the exterior he exterior building envelopes. High solar reflectance decreased the temperature of the exterior building surface and the solar radiation heat absorbed by the building envelopes. In hot climate regions, the annual air-condition energy loads could then be decreased considerably. However, the energy-saving effect of cool coatings on the annual air-condition energy loads is reduced and even obliterated in hot summer and cold winter regions. Finally, high solar reflectance of the building exterior surface results in a negative effect on building energy-saving in cold climate regions. Therefore, studies have been performed using thermal simulation software to compare the annual energy loads of one building with different solar reflectances in various climatic conditions (Wang et al., 2008; Synnefa et al., 2007). However, there is little information available about the effect of the building exterior longwave emissivity onenergy-saving in buildings. This study focuses on the joint effect of the building exteior’s solar reflectance and longwave emissivity. Buildings receive a great deal of solar radiation in the daytime. At the same time, the building envelopes constantly exchange heat with the thermal environment (including the sky, the ground, other buildings and trees, etc.). Fig. 1 depicts the thermal interaction between the building envelopes and the environment. When the exterior surface of the envelopes reaches a thermal steady-state, the surface thermal transfer balance is given by the relation (Yan and Zhao, 1986):3.MethodologyThe dynamic thermal simulation software Energy Plus version 4.0.0.024 is used for the simulations. Energy Plus is a building energy simulation program for modeling building heating, cooling, lighting, ventilating, and other energy flows and is related to both the BLAST and DOE–2 programs.To get a more complete understanding of this system,the solar reflectance and the longwave emissivity of the building envelope are both set from 0.1 to 0.9 and the interval interval is set to 0.1. It should be mentioned that, in reality, it would be difficult for the solar reflectance to be higher than 0.8 or the longwave emissivity to be less than 0.20 on the actual building exterior. For the solar reflectance to be higher than 0.8, the color of the building exterior surface would be pure white. For the longwave emissivity to be less than 0.20, the building exterior surface would use highly polished metal as a curtain wall. Both of these cases would result in light pollution in an urban environment.All meteorological data used in the computer simulation are downloaded from the database of the energy plus ebsite.These meteorological data are carefully generated from a period of record (typically 30 years) to be representative of that location and be suitable for use in heating/cooling load calculations.4. Analysis of the results4.1. Parametric analysis in various climatesIn tropical and subtropical climates, the rules dictating how the exterior optical properties affect the air-condition energy loads are relatively simple. Figs. 5 and 6 indicate that a higher solar reflectance and longwave emissivity of the building exterior surface result i lower annual air-condition energy loads. For the air-condition energy loads to converge to some extent with an increase in solar reflectance, the importance of longwave emissivity on energy-saving decreases in the high solar reflectancecondition.Overall,building exterior finishes with a light color, near-infraredreflectance and high longwave emissivity, such as solar reflective coatings, can comply with the nergy-saving requirements of the region.Mountain plateau climates and frigid-temperate climates have similar rules. Figs. 7 and 8 show that a smallersolar reflectance and longwave emissivity of the building exterior surface result in lower annual air-condition energy loads. Thus, exterior building finishes with a dark color,near-infrared-absorption and low longwave emissivity can comply with theenergy-saving requirements of the two regions, such as use of ceramic tiles of a dark color. The causes are that ceramic materials have a low longwave emissivity and the dark color surface could result in low solar reflectance (Incropera and Dewitt, 2006). In temperate climates, the optical parameters affect the energy loads in a complicated way. Summarizing the annual air-condition loads trend chart in relation to the solar reflectance and the longwave emissivity of the building envelopes, these cities are divided into four categories.The first category is shown in Fig. 9. The air-conditioning energy loads converge with decreasing solar reflectance and diverge with increasing solar reflectance. Also, the air-conditioning energy loads diverge upward as solar reflectance increases The second category is shown in Fig. 10. The air-conditioning energy loads converge with decreasing solar reflectance and diverge with increasing solar reflectance. Also, the air-conditioning energy loads diverge upward and downward at the same time as the solar reflectance increases.The third category is shown in Fig. 11. As the solar reflectance increases, the annual air-conditioning loads converge initially and then diverge upward after converging to a certain point.The forth category is shown in Fig. 12. As the solar reflectance increases, the annual air-conditioning loads converge at the beginning and then diverge downward after converging to a certain point.Although the specifics of the four categories are different,on the whole the building finishes with medium reflectance and low longwave emissivity fit the energy-saving requirements in the temperate climates. In this case, a metalcurtain wall is a good choice since slightly polished metal has a medium reflectance and low longwave emissivity (Incropera and Dewitt, 2006).4.2. The annual air-conditioning energy-saving potential analysisThe annual air-conditioning energy loads are calculated corresponding to every combination of the solar reflectance (from 0.1 to 0.9) and the longwave emissivity (from 0.1 to 0.9). Then, the maximum and minimum data of the annual air-conditioning energy loads in every city are selected out of the 81 (theoretical condition) or 56 (actual condition) results, with results calculated separately. The theoretical condition means that when selecting the maximumand the minimum energy loads, the solar reflectance and the longwave emissivity are set from 0.1 to 0.9. The actual condition means that only practically feasible options are considered, so the solar reflectance is set from0.1 to 0.8 and the longwave emissivity is set from 0.3 to 0.9. The maximum load minus the minimum load in one city represents the energy-saving potential in that climate condition that could be achieved by changing the optical properties of the building envelope. These data are presentedin Fig. 13.As seen in Fig. 13, (1) the cities in tropical and subtropical climates (including Bangkok, Singapore, New Delhi, Miami, etc.) see the biggest difference; (2) the cities in mountain plateau climates (including Lhasa, La. Paz,etc.) see a large difference; (3) the cities in subarctic climates (including San Francisco, Moscow, etc.) see a considerable but smaller difference; and (4) the cities in temperate climates (includingShanghai, New York, Wuhan, etc.) see a much smaller difference. In Bangkok, with actual conditions, the difference reaches 670.0 MJ/m2 and with theoretical conditions, the difference reaches 873.5 MJ/m2. In LaPaz, the difference reaches 371.4 MJ/m2 with the actual conditions, and 446.6 MJ/m2 with the theoretical conditions. These data reveal the significant energy-saving potential of using high reflectance and high longwave emissivity finishes in tropical and mountain plateau region buildings. In Moscow, with actual conditions, the difference reaches 219.2 MJ/m2, and with theoretical conditions, the difference reaches 278.4 MJ/m2. Thus, in subarctic climate cities, low reflectance and low emissivity finishes can reduce air-conditioning energy loads considerably. In Shanghai, with actual conditions, the difference is equal to 35.7 MJ/m2, and with theoretical conditions, the difference is equal to 58.7 MJ/m2. These results demonstrate that in most temperate climate cities, only a limited energy-saving effect could be achieved by changing the optical parameters of the exterior building surface.5. ConclusionsThis study aims to research a passive solution to reduce the annual air-conditioning energy loads by changing the solar reflectance and longwave emissivity of the exterior building surfaces in various climates. The dynamic computer simulation is carried out in climates of 35 cities distributed around the world. The parametric analysis indicates the following points. (1) In tropical and subtropical climates, the high solar reflectance and the high longwave emissivity exterior surface is the most favorable to building energy-saving. And the high solar reflectance is the major factor. (2) In the mountain plateau climates and the subarctic climates, the low solar reflectance and the low longwave emissivity exterior surface is the best choice. (3) In the temperate continental climates and the temperate maritime climates, the medium reflectance and the low longwave emissivity fit the energy-saving requirement. The low longwave emissivity is the major factor. The change of reflectance have only a little effect on the energy load when the longwave emissivity is high. By analyzing the annual air-conditioning energy load potential, it is concluded that (1) the tropical cities have the greatest energy-saving potential, (2) the mountain plateau and subarctic cities also have considerable energy-saving potential, and (3) the temperate continental and temperate maritime cities only have limited energy-saving potential.。