结合西藏自治区灾后重建项目，研究以提高节能与室内热舒适效果为目标的办公建筑南向外窗设计，应对高寒地区气候条件、成本控制及建筑节能与热舒适要求，常用的针对体形系数和围护结构热工性能的“静态”设计，无法适应高寒气候条件下的“动态”调节需求，而南向外窗系统基于“阶跃传热原理”设计的组合式外窗系统，兼顾日间太阳辐射得热和夜间保温，有效应对日照条件进行动态调节，提高节能效果和热舒适。

研究方法

以日喀则市某典型办公建筑为研究对象，采用多层中空玻璃幕墙与保温窗帘的组合式南向外窗系统，采用控制变量法对9种不同外窗系统进行分析比较，采用DesignBuilder软件完成非采暖工况下主要房间全年逐时操作温度模拟、建筑全年总负荷计算及主要房间热舒适分析，依据数值结果对不同外窗系统的节能和热舒适特性进行形式与性能优化和方案优选。

成果简介

模拟数值分析表明，由玻璃幕墙、普通中空窗与保温窗帘组成的南向组合式外窗系统，通过白天开启窗帘、开启双层窗，夜间关闭双层窗、关闭窗帘的方式，实现了外窗系统日间太阳辐射得热和夜间保温性能的动态调节，与其他外窗系统相比，主要房间在无采暖空调工况下室内舒适温度保持时间更长，节能效果显著，与基准建筑对比，采用外窗系统的办公建筑全年总负荷降低约22%，主要房间热舒适显著改善，在无采暖空调工况下，一方面提升了建筑全年平均室内热舒适，另一方面实现了主要房间加权全年平均热舒适与建筑单位面积总负荷的比值最大化。

图文导读

图1 采用南向组合式外窗系统（无窗帘）的建筑平面布局示意

图2 非采暖空调工况下某房间全年逐时温度

图3 不同南向外窗系统的房间热舒适比较

作者简介

刘念雄，清华大学长聘教授，博士生导师，国家一级注册建筑师。长期从事绿色建筑与低碳城市研究，主持国家自然科学基金项目、国家“十三五”重点研发计划项目、政府间合作项目等国家重点专项课题10项，发表论文50篇，出版物7部，获得中国发明专利4项、中国软件著作权5项。研究团队的研究方向包括：建筑碳排放计算、评价与分析技术，目标和效果导向的建筑数据设计方法，数字技术和人工智能技术在建筑设计中的应用等，通过数据驱动设计整体提升建筑的绿色、低碳和健康品质。

主页网址：http://arch.tsinghua.edu.cn/info/rw_jzx/1377

刘依明，清华大学博士研究生（在读），工程师。曾任中国建筑西南设计研究院有限公司绿色建筑设计研究中心建筑和建筑技术专业负责人，主要从事绿色低碳建筑设计与技术研究。以第一作者在《清华大学学报（自然科学版）》、《建筑学报》、《建筑节能》等EI及建筑科学领域高质量科技期刊发表论文5篇。

文章信息

刘依明,许沛琪,刘念雄.高寒地区典型办公建筑南向组合式外窗热工设计优化[J/OL].清华大学学报(自然科学版):1-9[2023-06-19].https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2023.22.008.

期刊介绍

《清华大学学报（自然科学版）》创刊于1915年，已有百年历史，是中国最早同时以大学校名和“学报”冠名的期刊。《清华大学学报（自然科学版）》现由清华大学出版社出版，月刊。作为名副其实的“老字号”期刊，众多学术权威的力作与莘莘学子的处女作在其上交相辉映，使之成为清华大学自强不息、厚德载物的科学精神的见证。

《清华大学学报（自然科学版）》被多家国际性文献检索机构如Ei、CA、MR、РЖ、INSPEC、Zbl等及国内多家全国性文献检索机构如中文核心期刊要目总览、CSCD、CNKI 等收录。1999、2003年荣获第一、二届国家期刊奖，2005年荣获第三届国家期刊奖提名奖，2010、2013年荣获第二、三届中国出版政府奖期刊奖提名奖，2009年被评为“新中国60年有影响力的期刊”，2013、2015、2017年荣获全国百强科技期刊。