建筑外窗遮陽系數的確定

2024-07-22

在夏季，通過窗戶進入室內的空調負荷主要來自太陽輻射，主要能耗也來自太陽輻射。降低外窗的負荷和能耗須采取有效的遮陽措施，采用減少空氣滲透或者降低傳熱系數等手段的作用很有限。所以，在空調建筑的負荷和建筑節能計算中，遮陽的計算是很重要的。
　建筑遮陽比較復雜，包括了建筑外遮陽、窗遮陽設施、建筑內遮陽等。這些遮陽措施都可以有很好的效果，均可以滿足遮陽的需要。
　　建筑的外遮陽是非常有效的遮陽措施。它可以建筑遮陽構造，如遮陽板、遮陽擋板、屋檐等；也可以是可拆卸的，如百葉、活動擋板、花格等。這些遮陽構造在傳統建筑中使用是很普遍的。
　　降低玻璃的遮蔽系數也是非常有效的措施。隨著玻璃鍍膜技術的發展，玻璃已經可以對入射的太陽光進行選擇，將可見光引入室內，而將增加負荷和能耗的紅外線反射出去。玻璃系統遮陽已經成為現代建筑遮陽主要的手段之一。
　　內遮陽和窗戶遮陽設施也被廣泛采用，有時在建筑造型的限制下，內遮陽和遮陽設施的設置還是采取的選擇措施。
　　以上這些遮陽設施的應用無疑會降低太陽輻射的得熱量，但減少多少，怎樣評價這些遮陽措施的效果卻還沒有明確的標準。
　　在《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》中規定外窗（包括陽臺門透明部分）面積不應過大，外窗宜設置活動外遮陽；《旅游旅館建筑熱工與空氣調節節能設計標準》規定主體建筑標準層窗墻面積比不宜大于0.45，非嚴寒地區外窗玻璃遮陽系數應小于0.60，或采取外遮陽措施；《民用建筑熱工設計規范》規定空調建筑的向陽面，特別是東、西向窗戶，應采取熱反射玻璃、各種固定式和活動式遮陽等有效的遮陽措施；《采暖通風與空氣調節設計規范》規定空調房間應盡量減少外窗的面積，并應采取遮陽措施。
但以上標準均未提出遮陽系數的相關定義和計算方法。
　　所以，如何確定遮陽系數，尤其是許多措施的綜合遮陽系數，的確是一個值得研究的問題，也是一個須盡快解決的問題。
　　2 遮陽系數的定義
　　2.1 與負荷有關的遮陽系數
　　空調負荷計算和空調節能計算不同：負荷計算時是計算太陽得熱的峰值，而節能計算時是計算整個夏季的太陽得熱能耗。
　　在進行負荷計算時，根據《采暖通風與空氣調節設計規范》給出的計算條件計算，由太陽高度角、方位角及直射、散射強度計算可以計算出遮陽系數。
　　節能計算時則要采用標準氣象年進行全年的計算，與節能有關的遮陽系數只是一個等效值。
　　在空調負荷計算時，透過窗的熱流計算可以用下式表示：
　　式中：Se --窗玻璃的遮蔽系數；
　　Sf --窗框的遮陽系數；
　　Cw --窗的外遮陽系數；
　　Cn --窗的內遮陽系數；
　　DF --日射得熱因素。
　　這樣，在空調負荷計算時，遮陽系數的定義建議如下：
　　式中：SZ.F--窗與負荷有關的總（綜合）遮陽系數。
　　2.2 與節能有關的遮陽系數
空調的節能計算與采暖不同，由于它是采用動態方法，因而只能通過動態的計算軟件　　進行分析計算。遮陽系數是隨著太陽位置的改變而改變的，每個時刻都是不同的，沒有一個固定值。所謂與節能有關的遮陽系數是一個等效值（或當量值），不是在某一時刻所存在的數值。與節能有關的遮陽系數只能根據節能計算來反算出一個固定的"當量值"。
　　在節能計算時，窗的綜合遮陽系數的定義建議如下：
　　式中：SZ.E--窗的綜合遮陽系數；
　　Se--窗玻璃的遮蔽系數；
　　Sf--窗框的遮陽系數；
　　Mw--窗的外遮陽系數；
　　Mn--窗的內遮陽系數。
　　一般按慣例，不將內遮陽作為參與節能計算的措施，主要是因為政府在審批時不易控制。