玻璃采光顶下的温室效应及解决方法

　　1 前言

　　玻璃采光顶在现代化建筑中是普遍采用的，但采光顶下面的室内温度过高、热辐射较强、光线刺激人眼睛等缺陷也越来越引起人们的关注，采光顶的这种现象人们称之为温室效应。玻璃具有温室效应，特别是采光顶，其温室效应更加明显。何谓温室效应?简单地说，在阳光辐照下，太阳能量透过玻璃进入室内引起室内温度升高，特别是在夏季，且进入室内的热量不易通过建筑物自然散发，使得室内的热舒适性和光舒适性变差。

　　现代化建筑不仅要好看，还要好用。因此找出采光顶温室效应的原因和解决方法，使得采光顶下面空间的热环境优化是非常重要的。本文采用解析计算的方法，定量阐述了玻璃采光顶下的温室效应机理，首次提出室内空气综合温度的概念，并采用室内空气综合温度来表征室内热舒适性。建立了室内空气综合温度与采光顶遮阳系数的数学关系式，结果表明，遮阳系数不仅与建筑节能密切相关，也与采光顶室内热舒适性密切相关。分别计算了玻璃板遮阳、室外遮阳和室内遮阳三种遮阳方式对热舒适性的作用，定量说明了室内遮阳对室内热舒适性的作用。

　　2 温室效应

　　以长沙市为例，夏季太阳辐射照度 最大为1000W/m²，即使玻璃的遮阳系数Sc采用0.35，每平方米每秒进入室内的能量E为：

　　E高达311焦耳。设采光顶玻璃传热系数U采用2.0W/m²K，夏季室外温度To设定为30℃，即使室内温度Ti高达40℃，采光顶玻璃每平方米每秒由室内传出室外的热量E1为：

　　仅为20焦耳，即通过玻璃每平米每秒进入室内的太阳能量是通过玻璃每平米每秒传出室外热量的15.5倍。进入室内的太阳能量是要转化成热量的，室内不断有热量积累，因此室内温度不断升高，单纯靠散热室内温度是不会降低的，这就是温室效应。仍以长沙市为例，夏季，南朝向太阳辐射照度为236W/m2，东西朝向太阳辐射照度为138W/m2，北朝向太阳辐射照度为138W/m2，垂直朝向太阳辐射照度为1000W/m2，是东南西北朝向的4—7倍左右，这就是采光顶下面温室效应比立面玻璃幕墙强烈的原因。

　　此外，采光顶下面不仅热环境不佳，热舒适性差，其光环境也不佳。具体表现为太阳光过强，刺激人眼睛，如同人站在室外阳光下，有些采光顶下面室内大理石地面反射太阳光，加剧了采光顶下面光的不舒适性。

　　3 室内空气综合温度

　　同为室内22℃的空气温度，在普通窗的建筑和采光顶下人体感觉的温度差别极大，在采光顶下面的室内，仅采用空气温度不足以表征室内的热环境和人体的热舒适性，本文引入室内空气综合温度的概念，它能准确地的表征采光顶下室内热环境（词条“室内热环境”由行业大百科提供）和人体热舒适性。

　　4遮阳作用

　　由公式(5)显示的室内空气综合温度可见，室内空气综合温度与太阳辐射照度成正比。在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区，夏季太阳辐射照度强烈，因此这些地区采光顶下的温室效应极为显著，必须采取措施给予解决，否则由于采光顶下面人体感觉过热而无法使用。在寒冷地区，夏季也有一段时间太阳辐射照度较为强烈，采光顶下温室效应也应考虑采取适当措施给予解决。由公式(5)还可见，室内空气综合温度与采光顶的遮阳系数成正比。降低遮阳系数可显著降低采光顶温室效应，改善采光顶下面的热环境，增加热（词条“加热”由行业大百科提供）舒适性。通常认为采光顶遮阳系数对降低夏季制冷能耗有作用，引入室内空气综合温度后，遮阳系数对降低室内空气综合温度，改善采光顶下面热环境，增加采光顶下面热舒适性的作用也表现出来。

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