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建筑遮阳系统计算与评价软件研究

来源:2011年会论文集 作者:* 日期:2011-4-26 　 页面功能 【字体：大 中 小】【打印】【关闭】【评论】
摘要:遮阳系统可以减少进入室内的太阳辐射的热量，在夏热冬暖地区及夏热冬冷地区应用已十分广泛，我国遮阳产品也逐渐增多，遮阳行业正在高速发展。但目前，我国缺少有效评价遮阳技术与遮阳产品热工性能的手段和相关标准。本文介绍国内外遮阳系统热工计算相关理论，以及我院在建筑遮阳系统计算与评价理论和软件开发的研究，探讨我国遮阳系统计算与评价的方法，以促进遮阳行业的发展。
关键词：遮阳系统、太阳辐射、遮阳系数、数值模拟
  　1　前言
　　夏热冬暖和夏热冬冷地区的夏季, 通过窗户进入室内的太阳辐射热是影响室内热环境和空调能耗的主要因素, 窗户的遮阳系数也就自然成了建筑设计和节能研究中不可或缺的参数, 同时也是评价外窗热工性能的重要指标。
　　建筑遮阳技术是我国南方地区改善室内热环境、改善室内舒适性的重要措施，长期以来在传统建筑中应用。如岭南传统民居中屋顶遮阳、屋檐遮阳、门廊遮阳、门窗飘檐遮阳等技术，是长期以来南方地区人民为解决夏季炎热问题的宝贵的技术和经验积累。
　　现代建筑遮阳在我国从上世纪80 年代开始发展至今，仅20多年的时间，但已从户内到户外，从手动到电动，从简单装饰到建筑节能，特别是近年我国对建筑节能的重视和推广，建筑遮阳来的飞跃式发展，使我国的遮阳行业发生的巨大的变化。
　　目前遮阳行业逐步形成了以材料配件供应企业、产品加工制造企业和产品销售企业的一体化产业链，遮阳企业2000多家，遮阳行业进入快速发展期，且不少大型遮阳企业已掌握了许多先进的建筑遮阳生产和应用的技术，这对遮阳行业的壮大将起到关键作用。
　　目前我国建筑遮阳技术已广泛应用新建建筑或建筑节能改造中，特别是较早实施建筑节能标准的北京、上海等城市，特别是近年兴建的市政工程、大型标志建筑不少都采用了遮阳技术甚至是智能遮阳技术。夏热冬暖地区的广州、深圳等城市，由于遮阳技术对降低建筑能耗、改善室内的舒适性具有显著的影响，遮阳技术已成为最主要建筑节能措施之一。夏热冬暖地区建筑也一直有采用建筑遮阳的传统，目前遮阳技术在夏热冬暖地区已广泛应用。
　　为加快遮阳技术在夏热冬暖地区的推广应用，我院在修订《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 75-2003）（已发布征求意见稿）时，将遮阳措施作为标准的强制条文，要求外窗的外遮阳系数必须小于0.9。新颁布实施的《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 134-2010）中也规定太阳辐射比较强烈的东偏北30°至东偏南60°、西偏北30°至西偏南60°应采用有效的遮阳措施。
　　江苏省也较早意识到建筑外遮阳对建筑节能的重要作用，于2008年11月发布了《关于加强建筑节能门窗和外遮阳应用管理工作的通知》（苏建科2008[269]号），要求从2009年3月1日起在江苏省新建居住建筑中强制性推广应用外遮阳，并颁布实施了《江苏省居住建筑热环境和节能设计标准》（DGJ32/J71-2008），标准要求江苏省居住建筑宜安装活动建筑外遮阳设施，使江苏省的建筑遮阳行业这两来得到了迅速的发展。
为加快建筑遮阳的推广，住房和城乡建设部于2010年7年下以文件（建科综函【2010】98号），要求开展建筑遮阳推广技术和科技示范工程申报，加大我国遮阳技术及遮阳产品的推广应用力度。
　　为规范和促进遮阳行业的发展，住房与城乡建设部于2007 年下达了13 项建筑产品编制计划，即《关于印发〈2007 年建设部归口工业产品行业标准制定、修订计划〉的通知》，这13 项遮阳产品的标准包括了遮阳技术的工程技术标准、基础标准（包括抗风压试验方法、抗疲劳试验方法等）、产品标准（包括建筑遮阳软卷帘、天篷帘、屈臂遮阳棚等）三大方面。后又增加了《建筑遮阳热舒适、视觉舒适性能与分级》等9项性能检验方法标准，形成我国较为健全的遮阳技术标准体系。但目前的遮阳标准体系中更侧重遮阳产品标准和遮阳安全性能、固有性能检测方法或热工性能检测标准，对于遮阳产品的热工性能计算及评价标准较少涉及，特别是如何采用高效、快捷的方法模拟计算和评价遮阳产品的热工性能更是一个空白。
　　面对遮阳行业的迅速发展，遮阳产品热工性能的评价需要更好、更高效的评价手段和方法，而热工性能模拟计算则是最好的选择。因此如何有效通过模拟计算评价遮阳技术及遮阳产品的外遮阳系数等热工性能，在为目前遮阳行业急需解决的问题。
　　2　计算与评价基础与依据
　　目前我国内现行的建筑外窗及建筑节能设计中，只有《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 75-2003）、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ 134-2010）、《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）中提出了建筑外遮阳系数的简化计算方法, 但只能针对简单的固定外遮阳及百叶外遮阳, 不适合复杂的建筑遮阳系统，也不能用于评价遮阳产品的热工性能。
　　《建筑遮阳产品隔热性能试验方法》（JG/T281-2010）、《建筑遮阳产品遮光性能试验方法》（JG/T280-2010）、《建筑遮阳热舒适、视觉舒适性能与分级》（JG/T277-2010）等遮阳产品的检测标准，主要提供了检测的方法评价遮阳产品的热工性能，且无法对建筑中常用的建筑构件的遮阳性能进行评价，存在一定的缺陷。
　　《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（JGJ/T 151-2008）给出了遮阳百叶与遮阳卷帘的详细计算方法，其计算理论的核心是将百叶遮阳系统看成是一层特殊的玻璃，它对太阳辐射有吸收、反射和透射的特性。这一类遮阳系统的特点是平行于玻璃面，与玻璃有紧密的热光接触，对于复杂的遮阳系统仍无法进行计算。
　　笔者认为计算与评价遮阳产品时需进行以下的方面的遮阳计算：（1）任意时刻下遮阳产品的遮阳系数；（2）全年的综合遮阳系数。
　　2.1玻璃遮阳系数计算理论
　　《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》（JGJ/T 151-2008）已给出单层玻璃及多层玻璃的遮阳系数计算理论及相关公式，我院在进行遮阳系统的计算与评价软件中玻璃遮阳系数的计算依据该标准进行研发。
　　《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》中提出玻璃产品的遮阳系数定义为：太阳光的总透射比与标准3mm玻璃的太阳光总透射比（0.87）的比值。

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