摘要：本文對西安某大學圖書館大廳進行熱環境的分析，通過現場測試和使用ecotect軟件進行熱環境模擬，定量的對該區域的全年熱環境作出評價。最終由分析結果得到，圖書館大廳存在熱工設計缺陷，應當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，以改善其熱環境、降低能耗。
　　關鍵詞：圖書館大廳；熱工分析；熱環境模擬；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108º56'，屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，在熱工分區中屬于寒冷氣候地區，氣候特征表現為冬季寒冷少雨雪，夏季氣候炎熱干燥且多雨。西安地區氣候特點決定了該地區的建筑在冬季應當充分利用被動式太陽能采暖，在夏季充分利用自然通風和遮陽實現降溫。這是實現節能的首選設計策略。
　　1.2建筑概況
　　該圖書館建筑為五層框架結構，平面呈“回”字形，中央設有兩個天井。其入口大廳位于東側二層。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。
　　室外綠化環境概況:建筑西、北兩側均植有樹木且地面鋪植草磚；建筑東側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；整棟建筑無遮陽設施。
　　二、研究方法
　　研究方法包括現場實測和計算機模擬分析兩部分。現場實測是對典型空間有重點的數據采集,主要研究現實使用情況的熱環境特點。本文僅獲得過度季節的現場測試數據。另一部分，利用ecotect軟件的強大功能對該區域熱環境進行不同季節的模擬和分析。將過度季節的測試數據與計算機模擬初期數據進行比對，適當的修正模型和模擬參數，有利于通過ecotect軟件的熱環境分析功能獲得較為可信定量結論。
　　2.1現場實測
　　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，每一小時紀錄一次。測試期間13日、14日晴天、日照強烈、有微風，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℃,室內外溫度測點設置高度距地面1.5m；壁面溫度測點設于距地0.8m~1.2m處，如圖所示(圖1)。
　　2.2計算機模擬
　　以現場實測數據為根據，對該區域過度季節的熱環境進行分析的同時，還可以比對軟件模擬出的十月十三日熱環境數據，分析模擬誤差原因，并對模擬模型和參數進行修正、調整。經過調整后，軟件模擬出的其他季節的量化數據也便提高了一定的可信度。
　　本文的模擬過程的氣象數據采用Ecotect自帶的西安氣象數據文件，在模擬計算前已核對和設定圍護結構參數，設備和人員的工作時間與產熱量進行了適當的簡化和估值。
　　三、數據結果與分析
　　3.1測試結果與分析
　　a.室內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于13日下午15：00與13日晚上20：00；大廳室內溫度曲線較平緩，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于13日下午14：00與14日上午9：00。
　　b.室內外空氣相對濕度從室外空氣溫度的測試結果可以看出，室內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相對濕度的推薦值范圍內。
　　c.壁面溫度經測試，東側壁面平均溫度在一天之內的變化范圍較大，處于18.8℃~32.5℃之間，最高溫度出現于上午9：00~11：00。其主要原因是東側壁面為未設置遮陽設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點左右是東側幕墻接受太陽輻射量最多的時刻；西側壁面溫度受外側天井的影響，其內表面溫度變化平緩，在20.3℃左右，東側壁面溫度在下午18：00之前大于西側壁面溫度。
　　3.2模擬結果與分析
　　本文在現場實測的基礎上,利用建筑環境模擬軟件Ecotect5.5對大廳區域進行熱環境分析。將測試數據與模擬所得十月十三日的逐時溫度比對，對模型進行適當修正后，進行維護結構全年分項得失熱分析，明確優化策略。
　　從表2中可以看到，氣象數據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果與實測也存在差異。可以看到，模擬結果在兩點前的數據與實測結果是存在明顯差異，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。經過這種差異的比對，可以肯定本文的模擬結果是可信的。
　　如圖中所示，該大廳在全年主要的熱損失是通過圍護結構和通風散失掉的。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結構傳導得熱和自然通風得熱。透過玻璃幕墻產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、結論
　　通過對該圖書館大廳熱環境的現場測試和模擬分析，本文得到如下結論：
　　1）該區域的熱工設計存在明顯問題：冬季存在較大的采暖負荷，而夏季由于沒有空調設施，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，其交通門洞經常大開，這雖對夏季自然通風有利，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）對該區域進行節能改造，應當重點處理主要矛盾。首先是提高外圍護結構的保溫隔熱性能。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在幕墻內側加裝真空玻璃。這些方式都是對不合格現狀較為合理的改造策略，僅是成本不同。其次，還應該提高門窗氣密性，冬季在主要冷風進入口加設擋風門簾或是于入口處增建門斗，派專人管理館內門窗在不同季節的開啟和關閉等等。