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建筑遮陽系統(tǒng)計算與評價軟件研究



          

          

            

              

                來源:2011年會論文集  作者:*  日期:2011-4-26 　

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摘要:遮陽系統(tǒng)可以減少進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射的熱量，在夏熱冬暖地區(qū)及夏熱冬冷地區(qū)應(yīng)用已十分廣泛，我國遮陽產(chǎn)品也逐漸增多，遮陽行業(yè)正在高速發(fā)展。但目前，我國缺少有效評價遮陽技術(shù)與遮陽產(chǎn)品熱工性能的手段和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。本文介紹國內(nèi)外遮陽系統(tǒng)熱工計算相關(guān)理論，以及我院在建筑遮陽系統(tǒng)計算與評價理論和軟件開發(fā)的研究，探討我國遮陽系統(tǒng)計算與評價的方法，以促進(jìn)遮陽行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：遮陽系統(tǒng)、太陽輻射、遮陽系數(shù)、數(shù)值模擬



                

                

                  

	

		

			
		

	

	
  　1　前言

　　夏熱冬暖和夏熱冬冷地區(qū)的夏季, 通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱是影響室內(nèi)熱環(huán)境和空調(diào)能耗的主要因素, 窗戶的遮陽系數(shù)也就自然成了建筑設(shè)計和節(jié)能研究中不可或缺的參數(shù), 同時也是評價外窗熱工性能的重要指標(biāo)。

　　建筑遮陽技術(shù)是我國南方地區(qū)改善室內(nèi)熱環(huán)境、改善室內(nèi)舒適性的重要措施，長期以來在傳統(tǒng)建筑中應(yīng)用。如嶺南傳統(tǒng)民居中屋頂遮陽、屋檐遮陽、門廊遮陽、門窗飄檐遮陽等技術(shù)，是長期以來南方地區(qū)人民為解決夏季炎熱問題的寶貴的技術(shù)和經(jīng)驗積累。

　　現(xiàn)代建筑遮陽在我國從上世紀(jì)80 年代開始發(fā)展至今，僅20多年的時間，但已從戶內(nèi)到戶外，從手動到電動，從簡單裝飾到建筑節(jié)能，特別是近年我國對建筑節(jié)能的重視和推廣，建筑遮陽來的飛躍式發(fā)展，使我國的遮陽行業(yè)發(fā)生的巨大的變化。

　　目前遮陽行業(yè)逐步形成了以材料配件供應(yīng)企業(yè)、產(chǎn)品加工制造企業(yè)和產(chǎn)品銷售企業(yè)的一體化產(chǎn)業(yè)鏈，遮陽企業(yè)2000多家，遮陽行業(yè)進(jìn)入快速發(fā)展期，且不少大型遮陽企業(yè)已掌握了許多先進(jìn)的建筑遮陽生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)，這對遮陽行業(yè)的壯大將起到關(guān)鍵作用。

　　目前我國建筑遮陽技術(shù)已廣泛應(yīng)用新建建筑或建筑節(jié)能改造中，特別是較早實施建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的北京、上海等城市，特別是近年興建的市政工程、大型標(biāo)志建筑不少都采用了遮陽技術(shù)甚至是智能遮陽技術(shù)。夏熱冬暖地區(qū)的廣州、深圳等城市，由于遮陽技術(shù)對降低建筑能耗、改善室內(nèi)的舒適性具有顯著的影響，遮陽技術(shù)已成為最主要建筑節(jié)能措施之一。夏熱冬暖地區(qū)建筑也一直有采用建筑遮陽的傳統(tǒng)，目前遮陽技術(shù)在夏熱冬暖地區(qū)已廣泛應(yīng)用。

　　為加快遮陽技術(shù)在夏熱冬暖地區(qū)的推廣應(yīng)用，我院在修訂《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 75-2003）（已發(fā)布征求意見稿）時，將遮陽措施作為標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制條文，要求外窗的外遮陽系數(shù)必須小于0.9。新頒布實施的《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 134-2010）中也規(guī)定太陽輻射比較強(qiáng)烈的東偏北30°至東偏南60°、西偏北30°至西偏南60°應(yīng)采用有效的遮陽措施。

　　江蘇省也較早意識到建筑外遮陽對建筑節(jié)能的重要作用，于2008年11月發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)建筑節(jié)能門窗和外遮陽應(yīng)用管理工作的通知》（蘇建科2008[269]號），要求從2009年3月1日起在江蘇省新建居住建筑中強(qiáng)制性推廣應(yīng)用外遮陽，并頒布實施了《江蘇省居住建筑熱環(huán)境和節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（DGJ32/J71-2008），標(biāo)準(zhǔn)要求江蘇省居住建筑宜安裝活動建筑外遮陽設(shè)施，使江蘇省的建筑遮陽行業(yè)這兩來得到了迅速的發(fā)展。

為加快建筑遮陽的推廣，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2010年7年下以文件（建科綜函【2010】98號），要求開展建筑遮陽推廣技術(shù)和科技示范工程申報，加大我國遮陽技術(shù)及遮陽產(chǎn)品的推廣應(yīng)用力度。

　　為規(guī)范和促進(jìn)遮陽行業(yè)的發(fā)展，住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部于2007 年下達(dá)了13 項建筑產(chǎn)品編制計劃，即《關(guān)于印發(fā)〈2007 年建設(shè)部歸口工業(yè)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定、修訂計劃〉的通知》，這13 項遮陽產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)包括了遮陽技術(shù)的工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)（包括抗風(fēng)壓試驗方法、抗疲勞試驗方法等）、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（包括建筑遮陽軟卷簾、天篷簾、屈臂遮陽棚等）三大方面。后又增加了《建筑遮陽熱舒適、視覺舒適性能與分級》等9項性能檢驗方法標(biāo)準(zhǔn)，形成我國較為健全的遮陽技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系。但目前的遮陽標(biāo)準(zhǔn)體系中更側(cè)重遮陽產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和遮陽安全性能、固有性能檢測方法或熱工性能檢測標(biāo)準(zhǔn)，對于遮陽產(chǎn)品的熱工性能計算及評價標(biāo)準(zhǔn)較少涉及，特別是如何采用高效、快捷的方法模擬計算和評價遮陽產(chǎn)品的熱工性能更是一個空白。

　　面對遮陽行業(yè)的迅速發(fā)展，遮陽產(chǎn)品熱工性能的評價需要更好、更高效的評價手段和方法，而熱工性能模擬計算則是最好的選擇。因此如何有效通過模擬計算評價遮陽技術(shù)及遮陽產(chǎn)品的外遮陽系數(shù)等熱工性能，在為目前遮陽行業(yè)急需解決的問題。

　　2　計算與評價基礎(chǔ)與依據(jù)

　　目前我國內(nèi)現(xiàn)行的建筑外窗及建筑節(jié)能設(shè)計中，只有《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 75-2003）、《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 134-2010）、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189-2005）中提出了建筑外遮陽系數(shù)的簡化計算方法, 但只能針對簡單的固定外遮陽及百葉外遮陽, 不適合復(fù)雜的建筑遮陽系統(tǒng)，也不能用于評價遮陽產(chǎn)品的熱工性能。

　　《建筑遮陽產(chǎn)品隔熱性能試驗方法》（JG/T281-2010）、《建筑遮陽產(chǎn)品遮光性能試驗方法》（JG/T280-2010）、《建筑遮陽熱舒適、視覺舒適性能與分級》（JG/T277-2010）等遮陽產(chǎn)品的檢測標(biāo)準(zhǔn)，主要提供了檢測的方法評價遮陽產(chǎn)品的熱工性能，且無法對建筑中常用的建筑構(gòu)件的遮陽性能進(jìn)行評價，存在一定的缺陷。

　　《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》（JGJ/T 151-2008）給出了遮陽百葉與遮陽卷簾的詳細(xì)計算方法，其計算理論的核心是將百葉遮陽系統(tǒng)看成是一層特殊的玻璃，它對太陽輻射有吸收、反射和透射的特性。這一類遮陽系統(tǒng)的特點是平行于玻璃面，與玻璃有緊密的熱光接觸，對于復(fù)雜的遮陽系統(tǒng)仍無法進(jìn)行計算。

　　筆者認(rèn)為計算與評價遮陽產(chǎn)品時需進(jìn)行以下的方面的遮陽計算：（1）任意時刻下遮陽產(chǎn)品的遮陽系數(shù)；（2）全年的綜合遮陽系數(shù)。

　　2.1玻璃遮陽系數(shù)計算理論

　　《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》（JGJ/T 151-2008）已給出單層玻璃及多層玻璃的遮陽系數(shù)計算理論及相關(guān)公式，我院在進(jìn)行遮陽系統(tǒng)的計算與評價軟件中玻璃遮陽系數(shù)的計算依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)。

　　《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規(guī)程》中提出玻璃產(chǎn)品的遮陽系數(shù)定義為：太陽光的總透射比與標(biāo)準(zhǔn)3mm玻璃的太陽光總透射比（0.87）的比值。








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