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1、浅析建筑构件遮阳系数确定中存在的问题 摘要：在夏季,通过窗户进入室内的空调负荷主要来自太阳辐射。采用减少外窗缝隙的空气渗透或者减少外窗的传热系数等手段来降低外窗的负荷和能耗,作用很有限,必须采取有效的遮阳措施,来遮挡太阳辐射照度。 1.建筑构件遮阳系数的确定方法在夏季,通过窗户进入室内的空调负荷主要来自太阳辐射。采用减少外窗缝隙的空气渗透或者减少外窗的传热系数等手段来降低外窗的负荷和能耗,作用很有限,必须采取有效的遮阳措施,来遮挡太阳辐射照度。综合遮阳系数是玻璃遮蔽系数与窗户内外遮阳的遮阳系数的乘积。其中,计算建筑外遮阳对透过窗户玻
2、璃幕墙进入室内的太阳辐射热量是一个十分复杂的问题。太阳在天空中按既定的轨道运行,它的高度和方位角每时每刻都在不断变化,室外的气象条件也不稳定,造成太阳辐射强度随时间不断变化,使建筑外遮阳在窗幕墙面上的辐射照度极不相同。建筑外遮阳对直射辐射和散射的遮蔽作用也是不同的,因此,存在多种外遮阳系数的确定方法,也没有统一的标准。GB50189-XX《公共建筑节能设计标准》中采用的外遮阳系数确定方法,是利用建筑能耗模拟计算程序进行模拟计算而得到计算遮阳系数方程的系数，其计算过程如下。建立回归方程水平遮阳板外遮阳系数:SDH=aHOPF2+bHOPF+1
3、垂直遮阳板外遮阳系数:SDN=aNSPF2+bNSPF+1式中 OPF=A/B———表示水平遮阳板的外挑系数SPF=A/B———表示垂直遮阳板的外挑系数只要确定了回归系数aH,bH,某一地理位置某一朝向建筑外遮阳的遮阳系数,即可用回归方程确定。确定回归系数aH,bH确定的方法是通过建筑能耗模拟计算程序DOE-2代替实验法进行模拟计算。假设一个建筑基本模型如图2所示,此模型在外遮阳系数分析时,只考虑单独的水平遮阳或垂直遮阳。然后输入气象资料对建筑物进行全年动态能量模拟分析,并对数据进行分析计算,将计算出来的多组SD值和OPF值代入回归方程而得
4、到相关系数aH,bH。2.存在问题及其对遮阳系数的影响分析存在问题首先,为了减少计算的参数,所假设的建筑模型中,水平遮阳板的板宽同窗口宽度,且两端对齐;垂直遮阳板的板高同窗口高度,两端对齐,未考虑水平遮阳板两边挑出窗口的距离和垂直遮阳板挑出窗口上沿高度对遮阳效果产生的影响。其次,全国有不同类型的气候地区,有的需要遮阳减少空调能耗,有的却需要减少遮阳以减少采暖能耗,也有的既需要空调降温,又需要采暖升温,这就需要处理建筑遮阳时兼顾不同的需要。在外遮阳研究时,应该按空调和采暖计算期,对外遮阳的遮阳系数进行分别计算。然而,在《公共建筑节能设计标准》
5、中所提供的计算系数aH,bH,是考虑固定外遮阳在整个采暖期和空调期对进入室内太阳辐射得热影响的一个平均折减,不能分别反映空调计算期和采暖计算期对遮阳系数的不同要求。水平遮阳板两边出挑对遮阳系数的影响分析阴影角规图画出了从某个观察点所看到的被产生阴影的遮阳板所遮挡的天空,能直观地反映遮阳板的遮阳效果。本文用绘制遮阳板阴影角规图的方法,来分析出挑对遮阳效果的影响。如图3所示,水平遮阳板A两边不出挑,板宽与窗口宽度相同,遮阳板B与A的宽度尺寸相同只是板长的两边出挑,假设出挑长度m=300mm。从窗户最低点P点的阴影角规图可以看到,遮阳板两端出挑带
6、来的遮阳效果增益是相当明显的。同时,从阴影角规图可以看出,水平遮阳板的长宽比越大,两端出挑带来的遮阳增益越小,即应有适宜的长宽比。垂直遮阳板上端出挑对遮阳系数的影响分析如图4所示,垂直遮阳板C两端不出挑,板高与窗口高度相同,遮阳板D与C的宽度尺寸相同,只是板高上端出挑,假设出挑高度n=300mm。图4下左图是垂直遮阳板板高无限高时,窗户最低点Q点的阴影角规图;图4下中图是垂直遮阳板宽度无限宽时Q点东南天空的阴影角规图;图4下右图是遮阳板C和D的阴影角规图。从3个图中可以看出,遮阳板出挑板高的1/5,也有一些遮阳增益。但若垂直遮阳板的高宽比越
7、大,上端出挑所带来的增益越小,即应有适合的高宽比。阴影角规图分析表明,宽长比越接近1的水平遮阳板和垂直遮阳板,增加两边出挑,对遮阳效果的增益越明显。空调期和采暖期对遮阳系数的不同要求在夏季,采取窗口外遮阳措施,是改善住宅室内热环境、降低空调能耗的一个重要措施,但在冬季，太阳辐射对于室内热环境却是非常有利的。因此,外窗遮阳设计在考虑夏季遮蔽太阳辐射的同时,也要兼顾冬季对太阳辐射的需求。在具体设计遮阳板的过程中,始终是遵循利用冬、夏季太阳高度角不同这一原则。其最理想的情况如图5所示。图5中采暖季太阳高度角最高的情况下,太阳射线恰好照射到窗户的上
8、沿。这样,就可以在任意情况下保证采暖季的满窗日照。同时,在空调季太阳高度角最低的情况下,太阳射线恰好照射到窗户的下沿,这样,就可以在任意情况下保证空调季的满窗遮阳。上述情况,是在
