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建筑遮陽系統計算與評價軟件研究

來源:2011年會論文集 作者:* 日期:2011-4-26 　 頁面功能 【字體：大 中 小】【打印】【關閉】【評論】
摘要:遮陽系統可以減少進入室內的太陽輻射的熱量，在夏熱冬暖地區及夏熱冬冷地區應用已十分廣泛，我國遮陽產品也逐漸增多，遮陽行業正在高速發展。但目前，我國缺少有效評價遮陽技術與遮陽產品熱工性能的手段和相關標準。本文介紹國內外遮陽系統熱工計算相關理論，以及我院在建筑遮陽系統計算與評價理論和軟件開發的研究，探討我國遮陽系統計算與評價的方法，以促進遮陽行業的發展。
關鍵詞：遮陽系統、太陽輻射、遮陽系數、數值模擬
  　1　前言
　　夏熱冬暖和夏熱冬冷地區的夏季, 通過窗戶進入室內的太陽輻射熱是影響室內熱環境和空調能耗的主要因素, 窗戶的遮陽系數也就自然成了建筑設計和節能研究中不可或缺的參數, 同時也是評價外窗熱工性能的重要指標。
　　建筑遮陽技術是我國南方地區改善室內熱環境、改善室內舒適性的重要措施，長期以來在傳統建筑中應用。如嶺南傳統民居中屋頂遮陽、屋檐遮陽、門廊遮陽、門窗飄檐遮陽等技術，是長期以來南方地區人民為解決夏季炎熱問題的寶貴的技術和經驗積累。
　　現代建筑遮陽在我國從上世紀80 年代開始發展至今，僅20多年的時間，但已從戶內到戶外，從手動到電動，從簡單裝飾到建筑節能，特別是近年我國對建筑節能的重視和推廣，建筑遮陽來的飛躍式發展，使我國的遮陽行業發生的巨大的變化。
　　目前遮陽行業逐步形成了以材料配件供應企業、產品加工制造企業和產品銷售企業的一體化產業鏈，遮陽企業2000多家，遮陽行業進入快速發展期，且不少大型遮陽企業已掌握了許多先進的建筑遮陽生產和應用的技術，這對遮陽行業的壯大將起到關鍵作用。
　　目前我國建筑遮陽技術已廣泛應用新建建筑或建筑節能改造中，特別是較早實施建筑節能標準的北京、上海等城市，特別是近年興建的市政工程、大型標志建筑不少都采用了遮陽技術甚至是智能遮陽技術。夏熱冬暖地區的廣州、深圳等城市，由于遮陽技術對降低建筑能耗、改善室內的舒適性具有顯著的影響，遮陽技術已成為最主要建筑節能措施之一。夏熱冬暖地區建筑也一直有采用建筑遮陽的傳統，目前遮陽技術在夏熱冬暖地區已廣泛應用。
　　為加快遮陽技術在夏熱冬暖地區的推廣應用，我院在修訂《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》（JGJ 75-2003）（已發布征求意見稿）時，將遮陽措施作為標準的強制條文，要求外窗的外遮陽系數必須小于0.9。新頒布實施的《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》（JGJ 134-2010）中也規定太陽輻射比較強烈的東偏北30°至東偏南60°、西偏北30°至西偏南60°應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能的重要作用，于2008年11月發布了《關于加強建筑節能門窗和外遮陽應用管理工作的通知》（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制性推廣應用外遮陽，并頒布實施了《江蘇省居住建筑熱環境和節能設計標準》（DGJ32/J71-2008），標準要求江蘇省居住建筑宜安裝活動建筑外遮陽設施，使江蘇省的建筑遮陽行業這兩來得到了迅速的發展。
為加快建筑遮陽的推廣，住房和城鄉建設部于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和科技示范工程申報，加大我國遮陽技術及遮陽產品的推廣應用力度。
　　為規范和促進遮陽行業的發展，住房與城鄉建設部于2007 年下達了13 項建筑產品編制計劃，即《關于印發〈2007 年建設部歸口工業產品行業標準制定、修訂計劃〉的通知》，這13 項遮陽產品的標準包括了遮陽技術的工程技術標準、基礎標準（包括抗風壓試驗方法、抗疲勞試驗方法等）、產品標準（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項性能檢驗方法標準，形成我國較為健全的遮陽技術標準體系。但目前的遮陽標準體系中更側重遮陽產品標準和遮陽安全性能、固有性能檢測方法或熱工性能檢測標準，對于遮陽產品的熱工性能計算及評價標準較少涉及，特別是如何采用高效、快捷的方法模擬計算和評價遮陽產品的熱工性能更是一個空白。
　　面對遮陽行業的迅速發展，遮陽產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及遮陽產品的外遮陽系數等熱工性能，在為目前遮陽行業急需解決的問題。
　　2　計算與評價基礎與依據
　　目前我國內現行的建筑外窗及建筑節能設計中，只有《夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準》（JGJ 75-2003）、《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》（JGJ 134-2010）、《公共建筑節能設計標準》（GB 50189-2005）中提出了建筑外遮陽系數的簡化計算方法, 但只能針對簡單的固定外遮陽及百葉外遮陽, 不適合復雜的建筑遮陽系統，也不能用于評價遮陽產品的熱工性能。
　　《建筑遮陽產品隔熱性能試驗方法》（JG/T281-2010）、《建筑遮陽產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）等遮陽產品的檢測標準，主要提供了檢測的方法評價遮陽產品的熱工性能，且無法對建筑中常用的建筑構件的遮陽性能進行評價，存在一定的缺陷。
　　《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》（JGJ/T 151-2008）給出了遮陽百葉與遮陽卷簾的詳細計算方法，其計算理論的核心是將百葉遮陽系統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。這一類遮陽系統的特點是平行于玻璃面，與玻璃有緊密的熱光接觸，對于復雜的遮陽系統仍無法進行計算。
　　筆者認為計算與評價遮陽產品時需進行以下的方面的遮陽計算：（1）任意時刻下遮陽產品的遮陽系數；（2）全年的綜合遮陽系數。
　　2.1玻璃遮陽系數計算理論
　　《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》（JGJ/T 151-2008）已給出單層玻璃及多層玻璃的遮陽系數計算理論及相關公式，我院在進行遮陽系統的計算與評價軟件中玻璃遮陽系數的計算依據該標準進行研發。
　　《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》中提出玻璃產品的遮陽系數定義為：太陽光的總透射比與標準3mm玻璃的太陽光總透射比（0.87）的比值。

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