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1、建筑外窗遮阳系数的确定,建筑节能窗研讨会发言稿,杨仕超 孟庆林 石民祥,广东省建筑科学研究院,华南理工大学节能中心,建筑外窗遮阳系数的确定,1 建筑遮阳 2 遮阳系数的定义 3 玻璃的遮蔽系数 4 窗的遮阳系数 5 遮阳百叶、花格的遮阳系数 6 遮阳板的遮阳系数 7 结论,典型的建筑遮阳,建筑遮阳的作用,夏季空调的主要负荷来自太阳辐射； 夏季空调的主要能耗来自太阳辐射； 降低外窗的负荷和能耗必须采取遮阳措施； 减少空气渗透、降低传热系数等手段作用很有限； 建筑的外遮阳是非常有效的遮阳措施； 降低玻璃的遮蔽系数也非常有效； 可拆卸（或活动）的外遮阳更灵活、适应范围广。,各节能标准对遮阳的要求,夏
2、热冬冷地区居住建筑节能设计标准：外窗（包括阳台门透明部分）面积不应过大，外窗宜设置活动外遮阳。 旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准：主体建筑标准层窗墙面积比不宜大于0.45，非严寒地区外窗遮阳系数应小于0.60，或采取外遮阳措施。 民用建筑热工设计规范：空调建筑的向阳面，特别是东、西向窗户，应采取热反射玻璃、反射阳光涂膜、各种固定式和活动式遮阳等有效的遮阳措施。 采暖通风与空气调节设计规范：空调房间应尽量减少外窗的面积，并应采取遮阳措施。 以上标准均未提出遮阳系数的相关定义和计算方法,遮阳措施不同玻璃以及百叶,遮阳措施朝向与建筑外遮阳,建筑外窗遮阳系数的确定,1 建筑遮阳 2 遮阳系数的定
3、义 3 玻璃的遮蔽系数 4 窗的遮阳系数 5 遮阳百叶、花格的遮阳系数 6 遮阳板的遮阳系数 7 结论,节能的遮阳计算与负荷的遮阳计算不同：负荷计算太阳得热的峰值，节能计算整个夏季的太阳得热能耗； 负荷计算时根据采暖通风与空气调节设计规范给出的计算条件计算，根据太阳高度角、方位角及直射、散射强度计算可以计算出遮阳系数； 节能计算则要采用标准气象年进行全年的计算，等效的遮阳系数较难得到。,负荷计算与节能计算所用的遮阳系数,与负荷有关的遮阳计算,在空调负荷计算时，透过窗的热流计算如下：,式中：Se窗玻璃的遮蔽系数； Sf窗框的遮蔽系数； Cw窗的外遮阳系数； Cn窗的内遮阳系数； DF日射得热因素
4、。,与负荷有关的总遮阳系数定义,在空调负荷计算时，遮阳系数的计算建议如下：,式中：SZ.F窗与负荷有关的总（综合）遮阳系数； Se窗玻璃的遮蔽系数； Sf窗框的遮蔽系数； Cw窗的外遮阳系数； Cn窗的内遮阳系数。,与节能有关的遮阳系数,空调的节能计算与采暖不同，由于它是动态的，因而只能通过动态的计算软件进行分析计算； 遮阳系数是随着太阳位置的改变而改变的，没有一个固定值； 所谓与节能有关的遮阳系数是一个等效值（或当量值），不是在某一时刻所存在的； 遮阳系数可以根据节能计算来反算出一个固定的“当量值”。,与节能有关的遮阳系数定义,在节能计算时，窗的综合遮阳系数的定义建议如下：,式中：SZ.E窗
5、的综合遮阳系数； Se 窗玻璃的遮蔽系数； Sf 窗框的遮蔽系数； Mw窗的外遮阳系数； Mn窗的内遮阳系数。 一般按惯例，不将内遮阳作为参与节能计算的措施，主要是因为政府在审批时不易控制。,建筑外窗遮阳系数的确定,1 建筑遮阳 2 遮阳系数的定义 3 玻璃的遮蔽系数 4 窗的遮阳系数 5 遮阳百叶、花格的遮阳系数 6 遮阳板的遮阳系数 7 结论,玻璃太阳光直接透射：,玻璃的太阳光直接透射比,e为试样的太阳光直接透射比，%； () 试样的光谱透射比，%； S太阳光辐射相对光谱分布； 波长间隔，此处为10nm。,玻璃太阳光直接反射：,玻璃的太阳光直接反射比,e试样的太阳光直接反射比，%； ()
6、试样的光谱反射比，%； S太阳光辐射相对光谱分布； 波长间隔，此处为10nm。,玻璃太阳光直接吸收：,玻璃的太阳光直接吸收比,e +e +e = 1,玻璃的太阳光总透射：,玻璃的太阳光总透射比,g =e +qi,e 半球辐射率，普通透明玻璃取0.83； hi 试样内侧表面的传热系数； he 试样外侧表面的传热系数，23W/m2.K。,玻璃的遮蔽系数（遮阳系数）：,玻璃的遮蔽系数,Se 试样的遮蔽系数； s 3mm厚的普通透明玻璃的太阳能总透射比，理论值为0.889。,玻璃的遮蔽系数（遮阳系数）,透明玻璃的特性,吸热玻璃,热反射玻璃,Low-E玻璃,Solar E玻璃,玻璃系统的隔热原则,采用单
7、片吸热玻璃或热反射玻璃、Low-E玻璃（在线）、遮阳型Low-E玻璃（在线）节能效果有限； 采用这些玻璃组成的中空玻璃比较好； 中空玻璃外片玻璃采用吸热、热反射、遮阳Low-E玻璃，内片采用透明、Low-E玻璃等； 外片玻璃吸收绝大部分的太阳辐射热，空气层将外片玻璃的热辐射阻挡在外面而不对室内产生传热。,太阳能透过中空玻璃,中空玻璃在南方隔热、在北方保温,南方，中空玻璃的采用不仅可以减少太阳辐射，也能有效阻止温差传热。但首先是为了减少太阳辐射。 南方，中空玻璃首先是反射或吸收太阳短波辐射，再利用中空玻璃的空气层有效隔绝温差传热和长波辐射，而使得大量的太阳辐射不进入室内。 北方，中空玻璃一般是尽
8、量减少对太阳短波辐射的阻挡，而使得大量的太阳辐射进入室内。 北方，中空玻璃传热系数小，可有效阻止温差传热。,不同种类中空玻璃的光学热工性能,LOW-E玻璃与透明玻璃的配合,吸热玻璃与LOW-E玻璃的配合,Solar-E与透明玻璃的配合,中空玻璃的遮阳隔热效果,透明的中空玻璃对遮阳不起什么作用； 吸热的中空玻璃有较好的遮阳作用； 热反射玻璃遮阳作用最好，但可见光透过率低； 一般的透明Low-E中空玻璃遮阳作用有限； 遮阳型Low-E中空玻璃遮阳效果较好。 阳光控制型的Low-E中空玻璃有很好的遮阳效果，又有很好的可见光透过率。,建筑外窗遮阳系数的确定,1 建筑遮阳 2 遮阳系数的定义 3 玻璃的
9、遮蔽系数 4 窗的遮阳系数 5 遮阳百叶、花格的遮阳系数 6 遮阳板的遮阳系数 7 结论,双层通风幕墙加百叶遮阳,玻璃内百叶遮阳,遮阳设施内活动卷帘,窗自身遮阳系数的定义,在空调负荷计算时，遮阳系数的定义建议如下：,式中：SW窗的综合遮阳系数； Se窗玻璃的遮蔽系数； Sf窗框（包括内百叶等）的遮蔽系数。,窗框（包括窗内百叶等）的遮阳系数,窗框的遮阳系数可以用下式表示 考虑到窗框一般不透明，透过窗框的太阳辐射热不多，而且窗框所占面积小，令Se.f为零：,窗框的遮阳系数,这一遮阳系数会随着太阳的位置变化而变化； 对负荷计算而言，太阳的位置可以由计算得到； 对于节能而言，太阳的位置是不定的，因而窗
10、框的遮阳系数只能近似计算； 为了简化，可以近似地直接将正面入射时的透光面积比作为窗框的遮阳系数，显然这样存在误差，但偏于保守。,窗本身遮阳设施的遮阳系数,其它窗内遮阳设施的遮阳系数可以分为透光部分和不透光部分； 透光部分的遮阳系数为玻璃的遮阳系数； 不透光部分应先计算太阳辐射的吸收比，再采用热平衡方程计算吸收后热量向室内的二次传递； 窗的自身遮阳较为复杂，计算方法应视情况采用相应的模型计算。,建筑外窗遮阳系数的确定,1 建筑遮阳 2 遮阳系数的定义 3 玻璃的遮蔽系数 4 窗的遮阳系数 5 遮阳百叶、花格的遮阳系数 6 遮阳板的遮阳系数 7 结论,建筑遮阳百叶遮阳,遮阳设施内外卷帘,遮阳设施外
11、活动百叶,穿孔板遮阳,遮阳设施铝合金百叶,遮阳设施铝合金卷帘,窗外百叶、花格的遮阳系数,当窗仅有外百叶、花格或档板时： 考虑到百叶、花格不一定透明，其遮阳系数为：,有关系数的意义,遮阳装置的轮廓透光比。为窗面积扣除遮阳装置轮廓在窗面上阴影面积的剩余面积与窗面积的比值。遮阳装置各朝向的值，应按该朝向上的典型太阳光线入射角分别计算或实验测定。 *遮阳装置构造透光比。为档板在给定的典型太阳入射角时的透光比例。,有关材料的构造透光比,膜、板类材料 混凝土、金属类挡板取*=0.15; 厚帆布、玻璃钢类挡板取*=0.5； 有色玻璃、有色卡布隆、有色有机玻璃类挡板取*=0.7; 透明玻璃、透明卡布隆、透明有
12、机玻璃类挡板取*=0.9。,窗的外遮阳系数,百叶、花格、档板的遮阳系数也会随着太阳的位置变化而变化； 对负荷计算而言，太阳的位置可以计算，因而透光面积可以计算； 对于节能而言，太阳的位置是不定的，因而窗框的遮阳系数只能近似计算； 为了简化，可以采用动态计算软件，进行一定的拟合计算。,建筑外窗遮阳系数的确定,1 建筑遮阳 2 遮阳系数的定义 3 玻璃的遮蔽系数 4 窗的遮阳系数 5 遮阳百叶、花格的遮阳系数 6 遮阳板的遮阳系数 7 结论,建筑遮阳水平遮阳,遮阳板的外遮阳系数,遮阳板的遮阳系数可以用下式表示 这一系数还应用DOE-2之类的能耗计算软件进行节能计算进行计算拟合得到：,PF 的定义,
13、遮阳板外挑系数 ： PF = A/B,计算公式在夏热冬暖地区的有关系数,建筑外窗遮阳系数的确定,1 建筑遮阳 2 遮阳系数的定义 3 玻璃的遮蔽系数 4 窗的遮阳系数 5 遮阳百叶、花格的遮阳系数 6 遮阳板的遮阳系数 7 结论,几点结论,1、与负荷有关的遮阳系数和节能有关的遮阳系数不同； 2、窗的最终总遮阳系数是玻璃遮蔽系数与窗内遮阳系数以及外遮阳系数的乘积； 3、玻璃的遮蔽系数可以根据GB/T 2680-94建筑玻璃 可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定计算；,几点结论,4、窗内的遮阳系数是窗框和百叶、内卷帘、内窗帘的综合效果，这一系数比较复杂、而且变数多； 5、外遮阳系数是遮阳档板、外百叶、外卷帘等的综合效果； 6、建立统一的遮阳系数计算方法非常重要，这有利于遮阳装置的应用，有利于节能产品的开发；,几点结论,7、将遮阳系数的计算纳入节能设计标准，可以鼓励炎热地区的建筑使用遮阳设施； 8、遮阳设施的大量应用，可以改变建筑的“千村一貌”的局面，使得南方的建筑更加有地方特色。,谢 谢 大 家 ！,