玻璃采光頂下的溫室效應及解決方法

　　1 前言

　　玻璃采光頂在現代化建筑中是普遍采用的，但采光頂下面的室內溫度過高、熱輻射較強、光線刺激人眼睛等缺陷也越來越引起人們的關注，采光頂的這種現象人們稱之為溫室效應。玻璃具有溫室效應，特別是采光頂，其溫室效應更加明顯。何謂溫室效應?簡單地說，在陽光輻照下，太陽能量透過玻璃進入室內引起室內溫度升高，特別是在夏季，且進入室內的熱量不易通過建筑物自然散發，使得室內的熱舒適性和光舒適性變差。

　　現代化建筑不僅要好看，還要好用。因此找出采光頂溫室效應的原因和解決方法，使得采光頂下面空間的熱環境優化是非常重要的。本文采用解析計算的方法，定量闡述了玻璃采光頂下的溫室效應機理，首次提出室內空氣綜合溫度的概念，并采用室內空氣綜合溫度來表征室內熱舒適性。建立了室內空氣綜合溫度與采光頂遮陽系數的數學關系式，結果表明，遮陽系數不僅與建筑節能密切相關，也與采光頂室內熱舒適性密切相關。分別計算了玻璃板遮陽、室外遮陽和室內遮陽三種遮陽方式對熱舒適性的作用，定量說明了室內遮陽對室內熱舒適性的作用。

　　2 溫室效應

　　以長沙市為例，夏季太陽輻射照度 最大為1000W/m²，即使玻璃的遮陽系數Sc采用0.35，每平方米每秒進入室內的能量E為：

　　E高達311焦耳。設采光頂玻璃傳熱系數U采用2.0W/m²K，夏季室外溫度To設定為30℃，即使室內溫度Ti高達40℃，采光頂玻璃每平方米每秒由室內傳出室外的熱量E1為：

　　僅為20焦耳，即通過玻璃每平米每秒進入室內的太陽能量是通過玻璃每平米每秒傳出室外熱量的15.5倍。進入室內的太陽能量是要轉化成熱量的，室內不斷有熱量積累，因此室內溫度不斷升高，單純靠散熱室內溫度是不會降低的，這就是溫室效應。仍以長沙市為例，夏季，南朝向太陽輻射照度為236W/m2，東西朝向太陽輻射照度為138W/m2，北朝向太陽輻射照度為138W/m2，垂直朝向太陽輻射照度為1000W/m2，是東南西北朝向的4—7倍左右，這就是采光頂下面溫室效應比立面玻璃幕墻強烈的原因。

　　此外，采光頂下面不僅熱環境不佳，熱舒適性差，其光環境也不佳。具體表現為太陽光過強，刺激人眼睛，如同人站在室外陽光下，有些采光頂下面室內大理石地面反射太陽光，加劇了采光頂下面光的不舒適性。

　　3 室內空氣綜合溫度

　　同為室內22℃的空氣溫度，在普通窗的建筑和采光頂下人體感覺的溫度差別極大，在采光頂下面的室內，僅采用空氣溫度不足以表征室內的熱環境和人體的熱舒適性，本文引入室內空氣綜合溫度的概念，它能準確地的表征采光頂下室內熱環境（詞條“室內熱環境”由行業大百科提供）和人體熱舒適性。

　　4遮陽作用

　　由公式(5)顯示的室內空氣綜合溫度可見，室內空氣綜合溫度與太陽輻射照度成正比。在夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區，夏季太陽輻射照度強烈，因此這些地區采光頂下的溫室效應極為顯著，必須采取措施給予解決，否則由于采光頂下面人體感覺過熱而無法使用。在寒冷地區，夏季也有一段時間太陽輻射照度較為強烈，采光頂下溫室效應也應考慮采取適當措施給予解決。由公式(5)還可見，室內空氣綜合溫度與采光頂的遮陽系數成正比。降低遮陽系數可顯著降低采光頂溫室效應，改善采光頂下面的熱環境，增加熱（詞條“加熱”由行業大百科提供）舒適性。通常認為采光頂遮陽系數對降低夏季制冷能耗有作用，引入室內空氣綜合溫度后，遮陽系數對降低室內空氣綜合溫度，改善采光頂下面熱環境，增加采光頂下面熱舒適性的作用也表現出來。

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