2.4 遮阳计算方法的工程应用
(1)遮阳装置的遮阳系数计算方法应根据满足相应的需要而选择。
在进行空调负荷计算时,如果计算软件能够进行相应遮阳装置的遮阳计算,也就不用单独计算遮阳系数。但如果要评价遮阳装置的遮阳效果时,就需要计算遮阳系数。这类遮阳装置的遮阳系数可以采用“能耗计算法”得出有规律的结果,从而为以后同类的遮阳装置计算所应用。
对于能耗计算软件、空调负荷计算软件不能计算的遮阳装置,必须进行单独的遮阳系数计算。对于尺寸较大且不与门窗平行或不完全覆盖门窗的遮阳装置,可以采用“辐射累积法”直接计算遮阳装置的遮阳系数。对于与门窗平行且完全覆盖门窗的遮阳装置,则先计算透射比,再按照《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》计算遮阳系数。
(2)遮阳装置的采光计算方法也应根据满足相应的需要而选择。在进行采光计算时,如果采光计算软件能够进行相应遮阳装置的计算,就直接计算室内采光。对于尺寸较大且不与门窗平行或不完全覆盖门窗的遮阳装置,应直接计算建筑室内采光效果。对于与门窗平行且完全覆盖门窗的遮阳装置,应先计算透射比、反射比等光学性能,再进行采光计算。
3. 遮阳装置的遮阳效果计算分析
3.1 固定外遮阳装置的遮阳效果
(1) 能耗计算法
能耗计算法计算用于建筑节能设计的外遮阳系数SD,可以按能耗计算得到的拟合公式进行。水平遮阳板和垂直遮阳板组合成的综合遮阳,其外遮阳系数值应取水平遮阳板和垂直遮阳板的外遮阳系数的乘积。拟合公式中的拟合系数是利用建筑能耗模拟计算软件(如DOE2等)通过计算回归分析得到。
目前,国内各建筑气候区的建筑节能设计标准中均提供了用于本地区节能设计时计算各种遮阳装置遮阳系数计算的拟合系数。这些标准包括《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》、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》、《公共建筑节能设计标准》等。
(2) 辐射累积法
广东省建筑科学研究院基于本文所描述的原理开发了“建筑阳光大师”建筑遮阳及光环境模拟分析软件。在软件中建立窗户和遮阳装置模型,输入城市地理位置,即可算出不同朝向遮阳装置的夏季和冬季遮阳系数。以遮阳装置特征值(挑出系数PF)为0.5时三种固定遮阳为例,得到其用于节能计算的遮阳系数如表2所示:
3.2 挡板外遮阳装置的遮阳效果
在“建筑阳光大师”建筑遮阳模拟分析软件中建立窗户和遮阳装置模型,输入城市地理位置,同样以遮阳装置特征值为0.5 时挡板遮阳为例,得到其用于节能计算的遮阳系数如表3所示:
广州发展大厦的遮阳装置是大型的遮阳板,开放时类似垂直遮阳板,关闭时类似挡板,见图3。
经过模拟计算,在关闭状态下南向遮阳装置夏季遮阳系数为0.43,西向为0.46;开放状态下南向遮阳装置夏季遮阳系数为0.63,西向为0.70。
3.3 百叶遮阳装置的遮阳效果
百叶型遮阳装置一般属于平行于门窗的遮阳装置,而且一般也完全覆盖了门窗的透光部分。选择一款百叶,叶片宽度为30mm,叶片间距为25mm,叶片的反射系数为0.5。首先计算其不同入射角和叶片开启角度的透射系数,见表4。
当遮阳装置置于一个遮阳系数为0.7的窗前方、后方时,得到不同的遮阳系数如表5 所示:
系,也与置于室内外的位置有关,置于室外的遮阳系数远小于置于室内时的遮阳系数。
3.4 织物帘遮阳装置的遮阳效果
织物帘式遮阳装置一般也属于平行于且完全覆盖了门窗的遮阳装置。选
择一款织物帘,透射比为0.3,前反射比为0.4,后反射比为0.4。计算得到其置于外侧时,遮阳系数为0.46;置于内侧时遮阳系数为0.68。帘式遮阳装置透射比越小越好,反射比越大越好,置于室外时的遮阳系数远小于室内的遮阳系数。
3.5 外遮阳装置的室内采光效果计算分析
基于辐射累积的计算原理,利用“ 建筑阳光大师”建筑光环境模拟分析软件,建立房间、窗户和遮阳装置模型,可以分析遮阳装置对房间的室内采光效果的影响。计算结果显示固定遮阳装置中垂直遮阳影响最小,不超10%;水平遮阳大约25%;综合遮阳影响最大,约为45%,但综合遮阳的遮阳系数在西向小于0.55,在南向甚至小于0.45。可见,固定遮阳有较好的遮阳效果,对采光的影响不是非常大。
4. 遮阳装置的应用分析
4.1 固定遮阳装置
固定式遮阳构造简单,施工方便,对室内自然采光有一定影响,通过合理的设计可以达到较好的遮阳效果,并兼顾采光。固定遮阳的应用主要在夏热地区,固定遮阳的设计要以太阳的运行轨迹(见图4)来进行。为了夏季空调节能,遮阳板应能够遮挡大部分的太阳直射阳光,而较少遮挡天空的散射光,同时最好能够有利于冬季的阳光入射。
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