基于综合降荷的住宅建筑窗水平遮阳方式优化设计

《基于综合降荷的住宅建筑窗水平遮阳方式优化设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第29卷第l1期太阳能学报Vol_29．No．112008年l1月ACI1AENERGIAES0I．ARIsSINICANov．，2008基于综合降荷的住宅建筑窗水平遮阳方式优化设计张甫仁2(1．重庆大学城市建设与环境工程学院，重庆400045；2．重庆交通大学机电与汽车工程学院，重庆40(f／4)摘要：以南窗和西窗为研究对象，以平均降荷系数、遮阳系数和年综合降荷指标作为衡量窗户遮阳效果的指标，对水平遮阳板的尺寸和板窗距对遮阳系数和降荷效果进行了综合分析，并根据重庆地区的气候条件，得到了该地区南窗遮阳板的最佳设计

2、尺寸和板窗距，并指出了水平遮阳在西窗综合降荷(节能)方面存在的不足。关键词：综合降荷；住宅建筑；水平遮阳；降荷系数；优化设计中图分类号：TUll1．4；TKSll文献标识码：A示。图中：——外窗宽度；。——遮阳板富余长度；0引言卜外窗高度；——遮阳板距离窗户侧边距离住宅窗外遮阳的目的在于减少夏季室内的太阳(遮阳板宽度)；6——遮阳板距离窗户顶边距离。辐射热，降低空调负荷，但在冬季，遮阳将会减少室由图1可知，遮阳板到窗户下边沿的距离D可内的太阳辐射得热，从而增加空调和供暖负荷。因以表示为：此，理想的遮阳形式及遮阳板

3、构造尺寸必须同时满D=W×SeC)，×tgh=(COSy×ctgh)(1)足冬、夏季室内热环境对太阳辐射热的不同要求，这式中，y_窗户高度；——太阳高度角；y——太就使得窗及遮阳节能研究显得十分必要和迫阳方位与墙面法线的夹角，=—，其中为太阳切。由于建筑窗负荷包括太阳直射、散射和反射负方位角，a为墙面方位角(墙面法线与正南向的夹荷3部分]，目前窗遮阳效果主要以遮阳系数n]角，偏西为正，偏东为负)。来进行衡量。而遮阳系数仅仅是针对遮挡太阳直由式(1)可见，当遮阳板宽一定时，对于不同射，由文献[8]可知，虽然遮阳会降

4、低太阳散射辐射，的时刻，遮阳板形成的阴影长度为l2]：但遮阳阴影区仍然存在太阳散射辐射得热。通常，L=w／(COS×ctgh)(2)太阳直射是窗户得热的主要来源，但对南、北向窗户式中，——阴影的长度；)，f——r时刻太阳方位与的得热情况而言，散射和反射辐射是室内辐射得热的主要部分J。可见，遮阳系数没有考虑散射和反墙面法线的夹角；——r时刻的太阳高度角。射因素，因而遮阳系数指标在衡量遮阳设施的综合2遮阳效果及节能性分析数学模型节能效果时将会存在一定偏差，尤其是对南、北向窗户而言，其偏差将会更大。另一方面，遮阳效果是

5、随2．1遮阳效果计算原理遮阳形式及遮阳板构造尺寸而变化的。基于此，本窗户太阳辐射得热主要包括太阳直射、散射和文提出以降荷系数为基准来分析和评价建筑遮阳在反射辐射得热3部分，故降荷系数可以用直射降荷冬夏季的综合节能效果，为制定合理的遮阳板构建，删、散射降荷，砌和反射降荷Jr,r~三者之和与总辐设计的最佳尺寸提供参考。射之比来表示，其计算数学表达式为：1水平遮阳板构造数学模型Fj}I=(，舢r+，ir+，)，s(3)其中水平遮阳方式的具体构造及工作原理如图1所收稿日期：2OO706—16基金项目：重庆市教委科技项目(

6、KJ060408)通讯作者：张甫仁(1975～)，男，博士、副教授，主要从事建筑环境与节能、燃气输配等相关领域的研究。zh—jeixue@163．com太阳能学报29卷季遮阳会减少冬季室内的太阳辐射得热，从而增加了空调和供暖负荷，直射降荷，、散射降荷，和反射降荷，为负，故其降荷系数为负。因此，就遮阳效果而言，需要考虑夏、冬两季的综合效果，即全年综合降荷值来进行分析和衡量。由此可得，对于给定宽度和高度l，的窗户，其最优的水平遮阳板的构造尺寸数学控制模型：厂(，0，b)=inax(Fjh)(5)为简化计算，如果是针对

7、热带地区而言，式(5)中的降荷系数可仅考虑夏季的降荷系数；对于严寒地区，降荷系数可仅考虑冬季降荷系数；而对于夏热j冬冷地区，则必须考虑全年的降荷系数。2．2遮阳降荷计算2．2．1直射降荷由图1a和图lb可知，对于直射降荷可以表示为：，：，，di×cos~bXf(6)由图1可知，直射降荷系数就为遮阳系数，故有：_厂=k=A／A(7)其中，A——窗户遮阳阴影区面积；A——窗户面积。由文献E33可知，当L≥d+h时，窗户为满遮阳，遮阳系数k=1；当L

8、的b；h对应本文的l，。根据文献[2]的分析编程计算过程来看，其遮阳宽度并非远远大于窗的宽度，并由图1可以看出，在13影高度范围内窗户并非一定为日影区，因此公式(8)在表示日影区与窗户的面积之比时必将存在其不合理性，势必会影响计算所得结果的可靠性。故此，本文提出仍采用公式(7)来编程计算遮阳系图1水平遮阳综合不总图数，即直射降荷系数。Fig．1Horizontalshad