建筑遮阳评价理论及遮阳技术的工程应用

　　1. 引言
　　建筑遮阳已经得到了大量应用，建筑遮阳在调节建筑太阳辐射得热量、调节室内热环境和室内自然采光环境方面发挥的重要作用已得到广泛认可。《民用建筑热工设计规范》要求建筑物的向阳面，特别是东、西向窗户，应采取有效的遮阳措施；《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》对门窗的遮阳系数提出了要求，并对外遮阳如何计算遮阳作用给出了计算方法；《绿色建筑评价标准》要求采取有效的遮阳措施，采用可调节外遮阳，调节室内光热环境。

　　但是，对于遮阳装置的遮阳效果，目前还没有统一的评价方法。遮阳系数是建筑节能和空调计算中评价遮阳效果最关键的参数，但如何定义却一直是问题国际上，在ISO15099 标准和欧洲标准EN13363-1 中给出了平行于门窗且完全覆盖门窗的遮阳装置的光学、热工计算方法和计算公式。《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》和《公共建筑节能设计标准》提出了遮阳装置遮阳系数的简化计算方法和公式。行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T151给出了平行于门窗且完全覆盖门窗的遮阳装置的光学、热工计算方法和计算公式。对于遮阳装置视觉舒适度的评估计算，DINEN14500:2008给出了平行于门窗且完全覆盖门窗的遮阳装置的测试方法和计算公式。

　　建筑遮阳装置的种类非常之多，形状各异，各种遮阳装置的计算评估都很重要，而且方法是否合适对遮阳的设计有着直接的影响，应该让遮阳装置有一整套完整、科学的计算分析方法，以便对遮阳装置的工程效果进行评价。各个气候区该如何应用遮阳装置，各种遮阳装置该如何选择应用。对节能而言，怎样应用遮阳装置；在室内光热环境方面，如何应用遮阳装置；如何解决遮阳与采光的矛盾，等等。这些问题都应该得到完整的回答，从而使得建筑设计师们可以对各种遮阳装置有比较清晰的认识，便于在建筑设计中灵活应用。

　　建筑遮阳产品也随着建筑遮阳和调节自然采光的需要而得到了很大发展，出现了各种类型的百叶、遮阳帘、遮阳板等。这些产品因应用的需要而需满足一些性能指标的要求，需要一些指标来衡量产品的好坏。所以，在建筑的节能和绿色建筑设计中，需要对这些性能指标有清晰的了解和把握，从而更好的应用这些产品为建筑服务，以使得建筑更加优秀。

　　2. 遮阳装置遮阳和采光效果的计算方法
　　2.1 遮阳系数的定义
　　遮阳装置的遮阳效果随着太阳位置和天气情况的变化而变化，在每时每刻都有不同的遮阳系数。在某一时刻、某一太阳直射、散射分布下，“门窗的遮阳系数是门窗和遮阳装置组合体的太阳能总透射比与无遮阳装置的情况下该门窗的太阳能总透射比的比值”。

　　（1）用于建筑节能计算的遮阳系数
　　对于建筑节能而言，如果把遮阳装置放到某个简单的建筑物窗户上，进行全年的能耗计算，根据采暖能耗和空调能耗在有遮阳和没有遮阳前后的变化，就可以得到冬季和夏季两个等效遮阳系数。这个遮阳系数可以作为用于建筑节能计算的（等效）遮阳系数。

　　（2）用于空调负荷计算的遮阳系数
　　空调负荷的计算需要对每个时刻都进行计算，而且一般采用晴天作为典型天。用于空调负荷计算的遮阳系数应根据需要进行逐时的计算，得到每个时刻的遮阳系数。用于空调负荷计算的遮阳系数不是一个数，有多少需要计算的时刻就有多少遮阳系数。

　　（3）遮阳产品给定条件的遮阳系数
　　为了遮阳产品性能的相互对比，各个产品标准中往往规定一定的太阳方位角、高度角，以及太阳光的直射散射比例，从而得到一类产品的准确遮阳系数。这个系数只能作为产品性能比较用，而一般不能直接用于实际工程计算。

　　2.2 遮阳装置遮阳系数的计算
　　（1）用于建筑节能计算的遮阳系数计算
　　建筑节能计算的天气数据一般采用标准气象年。在一年的建筑节能计算中，外窗及其遮阳要进行逐时的计算，遮阳的效果也就进行了逐时的计算。如果要知道遮阳装置的遮阳效果，必须同时还计算不采用遮阳设施时的建筑能耗，从制冷能耗的比较中得到夏季遮阳系数，从采暖能耗的比较中得到冬季遮阳系数。这种方法可以称为“能耗计算法”。《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》JGJ75-2003中建筑遮阳的简化计算公式就是采用这种方法获得的。

　　基于能耗的外遮阳系数为采用外遮阳措施后建筑外窗太阳辐射引起的全年建筑能耗与无遮阳时建筑外窗太阳辐射的外遮阳系数引起的全年建筑能耗的比值。

　　还有一种方法是进行太阳的入射辐射的计算，计算全年窗户的太阳辐射照度的累积，把全年有遮阳装置和没有遮阳装置的太阳辐射照射总量进行对比，得到全年的遮阳系数。计算中把一年中的春、秋两个过渡季节作为夏季和冬季的分界，分别计算夏季和冬季的遮阳系数。这种方法可以称为“辐射累积法”。计算太阳辐射的累积需要太阳的有关辐射数据和位置参数。太阳的辐射数据采用所在地的标准气候年的气象数据，太阳的位置根据所在地太阳时进行计算。

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