水平和垂直遮阳方式对北京地区西窗和南窗遮阳效果的分析

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1、水平和垂直遮阳方式对北京地区西窗和南窗遮阳效果的分析OptimumoverhangandverticalshadingdevicedimensionsforenergysavinginBEijing摘要：　　窗口外遮阳是改善住宅夏季室内热环境、降低空调能耗的一个重要措施，但太阳辐射对于冬季室内热环境却是非常有利的，因此，外窗遮阳设计要平衡冬、夏季对太阳辐射的不同需求。本文以平均遮阳系数作为衡量遮阳效果的指标，选择北京地区的西窗和南窗为研究对象，针对水平和垂直遮阳两种方式，定量分析了遮阳板的安装位置和构造尺寸对冬夏季遮阳效果的影响程度。并在综合考虑冬夏季

2、不同需求的基础上，给出了遮阳板合理的安装位置和构造尺寸的推荐值。关键词：平均遮阳系数：冬、夏季；水平遮阳；垂直遮阳Abstract:　　Theapplicationofoverhangsorvertical-shadingdevicesoverportantmethodtoamelioratetheindoorenvironmentsandreducetheenergyconsumptionofair-conditioninginsummer.Hoentsinentsforsolarheatgainsinthehotseasonandcoldseaso

3、nshouldbetakenintoaccount.Invieuthduringmer.Andaverageshadingcoefficientsinmerhavebeenselectedforevaluatingshadingeffectsindifferentseasons.Optimalconfigurationdimensionsofhorizontalandverticalshadingdevicesareremendedonthebasisofdifferentrequirementsforsolarheatgainsinmer.　　Key

4、mer;overhang;verticalshadingdevice引言　　住宅窗口外遮阳的目的在于减少夏季进入到室内的太阳辐射热，从而改善室内热环境，降低空调制冷负荷。然而，遮阳板对于冬季的室内热环境是不利的，因为其降低了冬季进入到室内的太阳辐射热。另一方面，遮阳效果是随遮阳形式及遮阳板构造尺寸而变化的，如垂直遮阳板对东西向窗口就几乎未起到遮阳的作用[1]。因此，理想的遮阳形式及遮阳板构造尺寸要能够同时满足冬、夏季不同时刻室内热环境对太阳辐射热的不同要求，故对不同遮阳形式的遮阳效果进行分析就十分必要。　　对于北京地区，在东、南、西、北四个不同朝向中，

5、西向的夏季太阳辐射强度最大，西向窗口对夏季遮阳的要求最为迫切；而南向的冬季太阳辐射最强，确定南向窗口的遮阳状况时应尽量减少其对冬季太阳辐射得热的影响，基于此，本文以西窗和南窗为例，定量分析水平遮量板和垂直遮阳板在不同构造尺寸下的遮阳效果，为建筑师在设计过程中采用合理的遮阳形式及确定遮阳板构造尺寸提供参考。　　1分析方法　　采用遮阳系数表示遮阳板对外窗的遮阳效果，遮阳系数是指遮阳板在太阳光线照射下形成的外窗日影区面积与外窗表面积的比值，即为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）　　式中：k--遮阳系数；As--外窗日影区面积；A--外窗表面积。　　

6、外窗日影区面积是根据遮阳板构造尺寸及太阳高度角和方位角计算确定的，因此，遮阳系数是随太阳高度角和方位角逐时变化的。故对于冬季采暖期（11月16日至3月15日）和夏季空调期（6、7、8月）是外窗遮阳状况，可采用相应时期逐时遮阳系数的平均值来衡量。　　夏季的平均遮阳系数越大，遮阳效果赵好；而冬季的平均遮阳系数越小，遮阳对冬季热环境所引起的负面影响越小。　　2水平遮阳方式　　2.1遮阳构造　　水平遮阳方式的具体构造见图1所示。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1水平遮阳构造　　　　图中：X--外窗宽度；Y--外窗高度；×1.5m的外

7、窗作为研究对象。　　　　2.2南窗　　2.2.1遮阳板与外窗相对距离a，b的影响　　首先分析计算遮阳板宽度，0.4m，0,8m和1.0m时，冬、夏季的平均遮阳系数。　　对于不同的时，夏季和冬季的平均遮阳系数随a和b的变化曲线。　　　　　　　图2南窗夏季平均遮阳系数随a，b的变化　　　　　　　　　　　图3南窗冬季平均遮阳系数随a，b的变化　　　对于夏季和冬季，虽然其平均遮阳系数均随着遮阳板距窗户侧边距离a的增大而增大，增大a有利于夏季的遮阳，却不利于冬季的太阳得热。但由于冬季平均遮阳系数之间的差异则较小，因此，可尽量增加a值。　　对于夏季和冬季，平均遮阳

8、系数均随遮阳板距窗户顶边距离b的增大而减小，因此，增大b不利于夏季的遮阳，却有利于冬季的太阳得