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　　19建筑节能中的遮阳技术应用广东省建筑科学研究院，广东广州510500引言建筑遮阳在调节建筑太阳辐射得热量和室内自然采光效果方面发挥的重要作用已得到广泛认可，其在空调节能中的作用更是得到建筑节能界的广泛认同。但是，对于遮阳装置的遮阳效果，目前还没有统一的评价方法。国际上，在ISO15099标准和欧洲标准EN13363-1热工计算方法和计算公式。我国《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》和《公共建筑节能设计标准》提出了遮阳装置遮阳系数的简化计算方法和公行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（JGJ/151）给出了平行于门窗且完全覆盖门窗的遮阳装置的光学、热工计算方法和计算公式。建筑遮阳装置的种类非常之多，形状各异，各种遮阳装置的计算评估都很重要，而且方法是否合适，对遮阳的设计有着直接的影响，本文介绍完整、科学的计算分析方法，从而使得建筑设计师们可以对各种遮阳装置有比较清晰的认识，便于在建筑设计中灵活应用。数；无外遮阳时，综合遮阳系数即为窗的遮阳系数。遮阳装置遮阳系数的计算方法3.1遮阳系数的定义遮阳装置的遮阳效果随着太阳位置和天气情况的变化而变化爱游戏官方网站入口，在每时每刻都有不同的遮阳系数。在某一时刻、某一太阳直射、散射分布下，“门窗的遮阳系数，是门窗和遮阳装置组合体的太阳能总透射比与无遮阳装置的情况下该门窗的太阳能总透射比的比值”。3.1.1用于建筑节能计算的遮阳系数对于建筑节能而言，如果把遮阳装置放到某个简单的建筑物窗户上，进行全年的能耗计算，根据采暖能耗和空调能耗在有遮阳和没有遮阳前后的变化，就可以得到冬季和夏季两个等效遮阳系数。这个遮阳系数可以作为用于建筑节能计算的（等效）遮阳系数。3.1.2用于空调负荷计算的遮阳系数空调负荷的计算需要对每个时刻都进行计算，而且一般采用晴天作为典型天。用于空调负荷计算的遮阳系数应根据需要进行逐时的计算，得到每个时刻的遮阳系数。用于空调负荷计算的遮阳系数不是一个数，有多少需要计算的时刻就有多少遮阳系数。3.1.3遮阳产品给定条件的遮阳系数为了遮阳产品性能的相互对比，各个产品标准中往往规定一定的太阳方位角、高度角，以及太阳光的直射散射比例，从而得到一类产品的准确遮阳系数。这个系数只能作为产品性能比较用，而一般不能直接用于实际工程计算。遮阳装置遮阳的建筑空调节能作用2.1建筑遮阳与建筑能耗的关系在建筑节能标准的制定中，各个地区的建筑节能方向一直是一个重要的问题，究竟是冬季的采暖能耗高还是夏季的空调能耗高。在夏热冬暖地区，这个问题是肯定的，那就是夏季更重要；在夏热冬冷地区，现在这个问题也逐渐明确了，还是夏季的空调节能更加重要，尤其是公共建筑；在寒冷地区，由于有集中采暖，住宅的冬季采暖节能更加重要，但夏季的空调耗电也是个重要的问题，对大型公共建筑则仍然是夏季的空调节能更重要。从几个大城市的建筑能耗调查分析来看，对北京的大型公共建筑而言，空调的节能非常重要；对于上海的公共建筑，空调节能是更加的重要；对于广州，建筑仅需要考虑空调的节能。3.2遮阳装置遮阳系数的计算3.2.1用于空调负荷计算的遮阳系数计算空调负荷计算一般取特殊的计算天（如7月22由于要求进行一个完整天的逐时计算，所以要计算每一个时刻的遮阳系数。这一系数的计算要求计算每个时刻的太阳辐射照度（分为直射和散射两部分），同时需要给出太阳的高度角、方位角。这部分的计算不考虑不同天气条件的直射和散射关系，而只计算晴天的辐射照度。3.2.2用于建筑节能计算的遮阳系数计算建筑节能计算的天气数据一般采用标准气象年。在2.2门窗遮阳系数的组成在建筑节能标准中，门窗的遮阳系数由两部分乘积得到，及外遮阳系数乘以门窗的遮阳系数：有外遮阳时，综合遮阳系数为窗的遮阳系数乘以外遮阳的遮阳系19一年的计算中，外窗及其遮阳要进行逐时的计算，遮阳的效果也就进行了逐时的计算。如果要知道遮阳装置的遮阳效果，必须同时还计算不采用遮阳设施时的建筑能耗，从制冷能耗中得到夏季遮阳系数，从采暖能耗中得到冬季遮阳系数。这种方法可以称为“能耗计算法”。《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》遮阳简化计算就是采用这种方法获得的。还有一种方法是进行太阳的入射辐射计算，计算全年窗户的太阳辐射照度的累计，把全年有遮阳装置和没有遮阳装置的太阳辐射照射总量进行对比，得到全年的遮阳系数。把一年中的春、秋两个过渡季节作为夏季和冬季的分界，分别计算夏季和冬季的遮阳系数。这种方法可以称为“辐射累计法”。3.2.3与窗平行的遮阳装置遮阳系数的计算这类遮阳装置包括织物帘和百叶帘等。对于织物只要测量了透射比和反射比，既可计算其遮阳性能。但百叶帘却与百叶的角度和太阳入射角、太阳直射与散射的比例等均有关。百叶透过率的计算可以采用二维模型，如按照DINEN14500：2008直射阳光透射、反射的计算公式。得到了透射比和反射比后，遮阳系数可以按照ISO15099或行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工算规程》的计算。垂直遮阳板的外遮阳系数的乘积。拟合公式中的拟合系数，是利用建筑能耗模拟计算软件（如DOE2等）通过算回归分析得到。目前，国内各建筑气候区的建筑节能设计标准中，均提供了用于本地区节能设计时，计算各种遮阳装置遮阳系数计算的拟合系数。4.2.1.2辐射累积法广东省建筑科学研究院基于上述原理开发了“建筑阳光大师”建筑光环境模拟分析软件，在软件中建立窗户和遮阳装置模型，输入城市地理位置，即可算出不同朝向遮阳装置的夏季和冬季遮阳系数。同样以遮阳装置特征值为计算的遮阳系数如表1所示：固定遮阳夏季遮阳系数辐射累积法计算结果4.2.2挡板外遮阳装置的遮阳效果在“建筑阳光大师”建筑光环境模拟分析软件中建立窗户和遮阳装置模型，输入城市地理位置，同样以遮阳装置特征值为能计算的遮阳系数如表2所示。遮阳系数计算方法的工程应用4.1遮阳系数计算方法的应用原则遮阳装置的遮阳系数计算方法应根据满足相应的需要而选择。在进行节能计算时，如果节能计算软件能够处理相应遮阳装置的遮阳计算，就没有必要单独计算遮阳系数；但如果要评价遮阳装置的遮阳效果时，就需要计算遮阳系数。这类遮阳装置的遮阳系数可以采用“能耗计算法”。对于能耗计算软件不能处理计算的遮阳装置，必须进行单独的遮阳系数计算。对于尺寸较大且不与门窗平行或不完全覆盖门窗的遮阳装置，可以采用“辐射累计法”直接计算遮阳装置的遮阳系数。而对于与门窗平行且完全覆盖门窗的遮阳装置，则先计算透射比，再计算遮阳系数。4.2.3百叶遮阳装置的遮阳效果百叶型遮阳装置一般属于平行于门窗的遮阳装置，而且一般也完全覆盖了门窗的透光部分。选择一款百叶，叶片宽度为30mm，叶片间距为25mm，叶片的反百叶的透射反射系数当遮阳装置至于一个遮阳系数为0.时，得到不同的遮阳系数如表4所示。百叶遮阳装置的遮阳系数计算结果4.2遮阳装置的遮阳效果计算分析4.2.1固定外遮阳装置的遮阳效果 4.2.1.1 能耗计算法 能耗计算法计算用于建筑节能设 计的外遮阳系数 可以按拟合公式进行。水平遮阳板和垂直遮阳板 组合成的综合遮阳，其外遮阳系数值应取水平遮阳板和 由以上计算可见，百叶遮阳装置与百叶的调节角度和 20 外遮阳 类型 百叶角度 入射角 透射比 位置 透射比 百叶帘 45 45 0.10 外侧 0.29 内侧 0.66 外遮阳 类型 百叶角度 入射角 直射透射 系数 散射透射 系数 透射比 百叶帘 45 45 0.06 0.33 0.10 30 0.05 0.33 0.09 30 45 0.09 0.41 0.13 30 0.07 0.41 0.12 遮阳类型 挡板遮阳0.41 0.41 遮阳类型 水平遮阳0.69 0.73 垂直遮阳 0.80 0.79 综合遮阳 0.47 0.53 太阳的入射角度有关系，也与置于室内外的位置有关，置 于室外的遮阳系数远小于置于室内时的遮阳系数。 4.2.4 织物帘遮阳装置的遮阳效果 织物帘式遮阳装置一 般也属于平行于且完全覆盖了 门窗的遮阳装置。选择一款织物帘，透射比为 0.3，前反 射比为 4，后反射比为0.4。计算得到其置于外侧时， 阳系数远小于室内的遮阳系数。6.1 居住建筑 《绿色建筑评价标准》要求居住建筑住宅热工设计 符合建筑节能标准的规定，其中夏热冬冷和夏热冬暖地 区均有遮阳要求。同时，绿色建筑还要求合理设计建筑 体型、朝向、楼距和窗墙面积比，使住宅获得良好的日 照、通风和采光，并根据需要设置遮阳设施。 在住宅热工设计中，应采用遮阳型的玻璃、固定遮 阳、活动遮阳等，满足综合遮阳系数的要求；在南方夏 热地区应该根据需要采用，如东西向、南向和天窗。 遮阳装置的应用分析6.2 公共建筑 《绿色建筑评价标准》要求公共建筑的热工设计符 合建筑节能标准的规定，其中夏热地区、寒冷地区有遮 阳要求。 公共建筑热工设计中， 应采用遮阳型的玻璃、 定遮阳、活动遮阳等，满足综合遮阳系数的要求；在寒冷、夏热地区应该采取遮阳措施，如东西向、南向和天 窗采光顶等。 5.1 固定遮阳装置 固定式遮阳构造简单，施工方便，对室内自然采光影 响不太大，通过合理地设计可以达到较好的遮阳效果。 水平遮阳适用于太阳高度角较高的建筑的南立面， 夏季遮阳系数小，冬季遮阳系数大。东西立面设置水平 遮阳，需增大遮阳深度，影响建筑窗口的自然采光和立 面效果。 垂直遮阳比较适用于建筑的东西立面和华南区建筑 的北立面，应用于东西立面时应调整垂直板的角度。 垂直遮阳较适合和水平遮阳一起使用，构成综合遮 阳，尤其适用建筑的南立面。但由于窗口周边设置遮阳 构件较多，会在一定程度上影响外窗的自然通风效果。 结论及建议（1）在建筑的空调节能中，门窗的综合遮阳系数为 外遮阳系数与门窗遮阳系数的乘积。 应采用不同的计算方法进行计算。用于空调负荷 时，应逐时计算遮阳装置的遮阳系数；用于建筑节能计 算时，可按照“能耗计算法”或“辐射累计法”计算其 置于不同朝向时冬季和夏季的遮阳系数。 （3）能耗计算法和辐射累计法计算外遮阳系数的原 理不同，结果有一定差异。能耗计算法为拟合公式，应 用有一定局限性。辐射累计法的结果只与遮阳装置的自 身参数和环境气候条件有关，计算较为准确。 （4）固定遮阳装置应按照太阳运行轨迹设计，最大限 度遮挡夏季的太阳直射阳光，而对采光的影响不会太大爱游戏官方网站入口，且 可以避免窗口强光照射，在南方地区应该提倡适用。 （5）遮阳在建筑节能中应用，应满足夏季建筑节能 的需要，这可以采用固定遮阳，也可采用活动遮阳，冬 季采暖地区应优先采用活动遮阳。 活动外遮阳装置存在安全、耐久等问题。