建筑遮陽評價理論及遮陽技術的工程應用

　　1. 引言
　　建筑遮陽已經得到了大量應用，建筑遮陽在調節建筑太陽輻射得熱量、調節室內熱環境和室內自然采光環境方面發揮的重要作用已得到廣泛認可。《民用建筑熱工設計規范》要求建筑物的向陽面，特別是東、西向窗戶，應采取有效的遮陽措施；《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》、《公共建筑節能設計標準》對門窗的遮陽系數提出了要求，并對外遮陽如何計算遮陽作用給出了計算方法；《綠色建筑評價標準》要求采取有效的遮陽措施，采用可調節外遮陽，調節室內光熱環境。

　　但是，對于遮陽裝置的遮陽效果，目前還沒有統一的評價方法。遮陽系數是建筑節能和空調計算中評價遮陽效果最關鍵的參數，但如何定義卻一直是問題國際上，在ISO15099 標準和歐洲標準EN13363-1 中給出了平行于門窗且完全覆蓋門窗的遮陽裝置的光學、熱工計算方法和計算公式。《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》和《公共建筑節能設計標準》提出了遮陽裝置遮陽系數的簡化計算方法和公式。行業標準《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》JGJ/T151給出了平行于門窗且完全覆蓋門窗的遮陽裝置的光學、熱工計算方法和計算公式。對于遮陽裝置視覺舒適度的評估計算，DINEN14500:2008給出了平行于門窗且完全覆蓋門窗的遮陽裝置的測試方法和計算公式。

　　建筑遮陽裝置的種類非常之多，形狀各異，各種遮陽裝置的計算評估都很重要，而且方法是否合適對遮陽的設計有著直接的影響，應該讓遮陽裝置有一整套完整、科學的計算分析方法，以便對遮陽裝置的工程效果進行評價。各個氣候區該如何應用遮陽裝置，各種遮陽裝置該如何選擇應用。對節能而言，怎樣應用遮陽裝置；在室內光熱環境方面，如何應用遮陽裝置；如何解決遮陽與采光的矛盾，等等。這些問題都應該得到完整的回答，從而使得建筑設計師們可以對各種遮陽裝置有比較清晰的認識，便于在建筑設計中靈活應用。

　　建筑遮陽產品也隨著建筑遮陽和調節自然采光的需要而得到了很大發展，出現了各種類型的百葉、遮陽簾、遮陽板等。這些產品因應用的需要而需滿足一些性能指標的要求，需要一些指標來衡量產品的好壞。所以，在建筑的節能和綠色建筑設計中，需要對這些性能指標有清晰的了解和把握，從而更好的應用這些產品為建筑服務，以使得建筑更加優秀。

　　2. 遮陽裝置遮陽和采光效果的計算方法
　　2.1 遮陽系數的定義
　　遮陽裝置的遮陽效果隨著太陽位置和天氣情況的變化而變化，在每時每刻都有不同的遮陽系數。在某一時刻、某一太陽直射、散射分布下，“門窗的遮陽系數是門窗和遮陽裝置組合體的太陽能總透射比與無遮陽裝置的情況下該門窗的太陽能總透射比的比值”。

　　（1）用于建筑節能計算的遮陽系數
　　對于建筑節能而言，如果把遮陽裝置放到某個簡單的建筑物窗戶上，進行全年的能耗計算，根據采暖能耗和空調能耗在有遮陽和沒有遮陽前后的變化，就可以得到冬季和夏季兩個等效遮陽系數。這個遮陽系數可以作為用于建筑節能計算的（等效）遮陽系數。

　　（2）用于空調負荷計算的遮陽系數
　　空調負荷的計算需要對每個時刻都進行計算，而且一般采用晴天作為典型天。用于空調負荷計算的遮陽系數應根據需要進行逐時的計算，得到每個時刻的遮陽系數。用于空調負荷計算的遮陽系數不是一個數，有多少需要計算的時刻就有多少遮陽系數。

　　（3）遮陽產品給定條件的遮陽系數
　　為了遮陽產品性能的相互對比，各個產品標準中往往規定一定的太陽方位角、高度角，以及太陽光的直射散射比例，從而得到一類產品的準確遮陽系數。這個系數只能作為產品性能比較用，而一般不能直接用于實際工程計算。

　　2.2 遮陽裝置遮陽系數的計算
　　（1）用于建筑節能計算的遮陽系數計算
　　建筑節能計算的天氣數據一般采用標準氣象年。在一年的建筑節能計算中，外窗及其遮陽要進行逐時的計算，遮陽的效果也就進行了逐時的計算。如果要知道遮陽裝置的遮陽效果，必須同時還計算不采用遮陽設施時的建筑能耗，從制冷能耗的比較中得到夏季遮陽系數，從采暖能耗的比較中得到冬季遮陽系數。這種方法可以稱為“能耗計算法”。《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》JGJ75-2003中建筑遮陽的簡化計算公式就是采用這種方法獲得的。

　　基于能耗的外遮陽系數為采用外遮陽措施后建筑外窗太陽輻射引起的全年建筑能耗與無遮陽時建筑外窗太陽輻射的外遮陽系數引起的全年建筑能耗的比值。

　　還有一種方法是進行太陽的入射輻射的計算，計算全年窗戶的太陽輻射照度的累積，把全年有遮陽裝置和沒有遮陽裝置的太陽輻射照射總量進行對比，得到全年的遮陽系數。計算中把一年中的春、秋兩個過渡季節作為夏季和冬季的分界，分別計算夏季和冬季的遮陽系數。這種方法可以稱為“輻射累積法”。計算太陽輻射的累積需要太陽的有關輻射數據和位置參數。太陽的輻射數據采用所在地的標準氣候年的氣象數據，太陽的位置根據所在地太陽時進行計算。

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