建筑遮陽(yáng)評(píng)價(jià)理論及遮陽(yáng)技術(shù)的工程應(yīng)用

　　1. 引言
　　建筑遮陽(yáng)已經(jīng)得到了大量應(yīng)用，建筑遮陽(yáng)在調(diào)節(jié)建筑太陽(yáng)輻射得熱量、調(diào)節(jié)室內(nèi)熱環(huán)境和室內(nèi)自然采光環(huán)境方面發(fā)揮的重要作用已得到廣泛認(rèn)可。《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》要求建筑物的向陽(yáng)面，特別是東、西向窗戶(hù)，應(yīng)采取有效的遮陽(yáng)措施；《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)門(mén)窗的遮陽(yáng)系數(shù)提出了要求，并對(duì)外遮陽(yáng)如何計(jì)算遮陽(yáng)作用給出了計(jì)算方法；《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》要求采取有效的遮陽(yáng)措施，采用可調(diào)節(jié)外遮陽(yáng)，調(diào)節(jié)室內(nèi)光熱環(huán)境。

　　但是，對(duì)于遮陽(yáng)裝置的遮陽(yáng)效果，目前還沒(méi)有統(tǒng)一的評(píng)價(jià)方法。遮陽(yáng)系數(shù)是建筑節(jié)能和空調(diào)計(jì)算中評(píng)價(jià)遮陽(yáng)效果最關(guān)鍵的參數(shù)，但如何定義卻一直是問(wèn)題國(guó)際上，在ISO15099 標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN13363-1 中給出了平行于門(mén)窗且完全覆蓋門(mén)窗的遮陽(yáng)裝置的光學(xué)、熱工計(jì)算方法和計(jì)算公式。《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》和《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》提出了遮陽(yáng)裝置遮陽(yáng)系數(shù)的簡(jiǎn)化計(jì)算方法和公式。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑門(mén)窗玻璃幕墻熱工計(jì)算規(guī)程》JGJ/T151給出了平行于門(mén)窗且完全覆蓋門(mén)窗的遮陽(yáng)裝置的光學(xué)、熱工計(jì)算方法和計(jì)算公式。對(duì)于遮陽(yáng)裝置視覺(jué)舒適度的評(píng)估計(jì)算，DINEN14500:2008給出了平行于門(mén)窗且完全覆蓋門(mén)窗的遮陽(yáng)裝置的測(cè)試方法和計(jì)算公式。

　　建筑遮陽(yáng)裝置的種類(lèi)非常之多，形狀各異，各種遮陽(yáng)裝置的計(jì)算評(píng)估都很重要，而且方法是否合適對(duì)遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)有著直接的影響，應(yīng)該讓遮陽(yáng)裝置有一整套完整、科學(xué)的計(jì)算分析方法，以便對(duì)遮陽(yáng)裝置的工程效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。各個(gè)氣候區(qū)該如何應(yīng)用遮陽(yáng)裝置，各種遮陽(yáng)裝置該如何選擇應(yīng)用。對(duì)節(jié)能而言，怎樣應(yīng)用遮陽(yáng)裝置；在室內(nèi)光熱環(huán)境方面，如何應(yīng)用遮陽(yáng)裝置；如何解決遮陽(yáng)與采光的矛盾，等等。這些問(wèn)題都應(yīng)該得到完整的回答，從而使得建筑設(shè)計(jì)師們可以對(duì)各種遮陽(yáng)裝置有比較清晰的認(rèn)識(shí)，便于在建筑設(shè)計(jì)中靈活應(yīng)用。

　　建筑遮陽(yáng)產(chǎn)品也隨著建筑遮陽(yáng)和調(diào)節(jié)自然采光的需要而得到了很大發(fā)展，出現(xiàn)了各種類(lèi)型的百葉、遮陽(yáng)簾、遮陽(yáng)板等。這些產(chǎn)品因應(yīng)用的需要而需滿(mǎn)足一些性能指標(biāo)的要求，需要一些指標(biāo)來(lái)衡量產(chǎn)品的好壞。所以，在建筑的節(jié)能和綠色建筑設(shè)計(jì)中，需要對(duì)這些性能指標(biāo)有清晰的了解和把握，從而更好的應(yīng)用這些產(chǎn)品為建筑服務(wù)，以使得建筑更加優(yōu)秀。

　　2. 遮陽(yáng)裝置遮陽(yáng)和采光效果的計(jì)算方法
　　2.1 遮陽(yáng)系數(shù)的定義
　　遮陽(yáng)裝置的遮陽(yáng)效果隨著太陽(yáng)位置和天氣情況的變化而變化，在每時(shí)每刻都有不同的遮陽(yáng)系數(shù)。在某一時(shí)刻、某一太陽(yáng)直射、散射分布下，“門(mén)窗的遮陽(yáng)系數(shù)是門(mén)窗和遮陽(yáng)裝置組合體的太陽(yáng)能總透射比與無(wú)遮陽(yáng)裝置的情況下該門(mén)窗的太陽(yáng)能總透射比的比值”。

　　（1）用于建筑節(jié)能計(jì)算的遮陽(yáng)系數(shù)
　　對(duì)于建筑節(jié)能而言，如果把遮陽(yáng)裝置放到某個(gè)簡(jiǎn)單的建筑物窗戶(hù)上，進(jìn)行全年的能耗計(jì)算，根據(jù)采暖能耗和空調(diào)能耗在有遮陽(yáng)和沒(méi)有遮陽(yáng)前后的變化，就可以得到冬季和夏季兩個(gè)等效遮陽(yáng)系數(shù)。這個(gè)遮陽(yáng)系數(shù)可以作為用于建筑節(jié)能計(jì)算的（等效）遮陽(yáng)系數(shù)。

　　（2）用于空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的遮陽(yáng)系數(shù)
　　空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算需要對(duì)每個(gè)時(shí)刻都進(jìn)行計(jì)算，而且一般采用晴天作為典型天。用于空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的遮陽(yáng)系數(shù)應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行逐時(shí)的計(jì)算，得到每個(gè)時(shí)刻的遮陽(yáng)系數(shù)。用于空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的遮陽(yáng)系數(shù)不是一個(gè)數(shù)，有多少需要計(jì)算的時(shí)刻就有多少遮陽(yáng)系數(shù)。

　　（3）遮陽(yáng)產(chǎn)品給定條件的遮陽(yáng)系數(shù)
　　為了遮陽(yáng)產(chǎn)品性能的相互對(duì)比，各個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中往往規(guī)定一定的太陽(yáng)方位角、高度角，以及太陽(yáng)光的直射散射比例，從而得到一類(lèi)產(chǎn)品的準(zhǔn)確遮陽(yáng)系數(shù)。這個(gè)系數(shù)只能作為產(chǎn)品性能比較用，而一般不能直接用于實(shí)際工程計(jì)算。

　　2.2 遮陽(yáng)裝置遮陽(yáng)系數(shù)的計(jì)算
　　（1）用于建筑節(jié)能計(jì)算的遮陽(yáng)系數(shù)計(jì)算
　　建筑節(jié)能計(jì)算的天氣數(shù)據(jù)一般采用標(biāo)準(zhǔn)氣象年。在一年的建筑節(jié)能計(jì)算中，外窗及其遮陽(yáng)要進(jìn)行逐時(shí)的計(jì)算，遮陽(yáng)的效果也就進(jìn)行了逐時(shí)的計(jì)算。如果要知道遮陽(yáng)裝置的遮陽(yáng)效果，必須同時(shí)還計(jì)算不采用遮陽(yáng)設(shè)施時(shí)的建筑能耗，從制冷能耗的比較中得到夏季遮陽(yáng)系數(shù)，從采暖能耗的比較中得到冬季遮陽(yáng)系數(shù)。這種方法可以稱(chēng)為“能耗計(jì)算法”。《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ75-2003中建筑遮陽(yáng)的簡(jiǎn)化計(jì)算公式就是采用這種方法獲得的。

　　基于能耗的外遮陽(yáng)系數(shù)為采用外遮陽(yáng)措施后建筑外窗太陽(yáng)輻射引起的全年建筑能耗與無(wú)遮陽(yáng)時(shí)建筑外窗太陽(yáng)輻射的外遮陽(yáng)系數(shù)引起的全年建筑能耗的比值。

　　還有一種方法是進(jìn)行太陽(yáng)的入射輻射的計(jì)算，計(jì)算全年窗戶(hù)的太陽(yáng)輻射照度的累積，把全年有遮陽(yáng)裝置和沒(méi)有遮陽(yáng)裝置的太陽(yáng)輻射照射總量進(jìn)行對(duì)比，得到全年的遮陽(yáng)系數(shù)。計(jì)算中把一年中的春、秋兩個(gè)過(guò)渡季節(jié)作為夏季和冬季的分界，分別計(jì)算夏季和冬季的遮陽(yáng)系數(shù)。這種方法可以稱(chēng)為“輻射累積法”。計(jì)算太陽(yáng)輻射的累積需要太陽(yáng)的有關(guān)輻射數(shù)據(jù)和位置參數(shù)。太陽(yáng)的輻射數(shù)據(jù)采用所在地的標(biāo)準(zhǔn)氣候年的氣象數(shù)據(jù)，太陽(yáng)的位置根據(jù)所在地太陽(yáng)時(shí)進(jìn)行計(jì)算。

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