遮陽系數(shù)的計(jì)算方法

1、建筑外窗遮陽系數(shù)的確定建筑節(jié)能窗研討會(huì)發(fā)言稿楊仕超 孟慶林 石民祥廣東省建筑科學(xué)研究院華南理工大學(xué)節(jié)能中心建筑外窗遮陽系數(shù)的確定1 建筑遮陽2 遮陽系數(shù)的定義3 玻璃的遮蔽系數(shù)4 窗的遮陽系數(shù)5 遮陽百葉、花格的遮陽系數(shù)6 遮陽板的遮陽系數(shù)7 結(jié)論典型的建筑遮陽建筑遮陽的作用夏季空調(diào)的主要負(fù)荷來自太陽輻射；夏季空調(diào)的主要能耗來自太陽輻射；降低外窗的負(fù)荷和能耗必須采取遮陽措施；減少空氣滲透、降低傳熱系數(shù)等手段作用很有限；建筑的外遮陽是非常有效的遮陽措施；降低玻璃的遮蔽系數(shù)也非常有效；可拆卸（或活動(dòng)）的外遮陽更靈活、適應(yīng)范圍廣。各節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)對(duì)遮陽的要求夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：外窗（包括陽臺(tái)

2、門透明部分）面積不應(yīng)過大，外窗宜設(shè)置活動(dòng)外遮陽。旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：主體建筑標(biāo)準(zhǔn)層窗墻面積比不宜大于0.45，非嚴(yán)寒地區(qū)外窗遮陽系數(shù)應(yīng)小于0.60，或采取外遮陽措施。民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范：空調(diào)建筑的向陽面，特別是東、西向窗戶，應(yīng)采取熱反射玻璃、反射陽光涂膜、各種固定式和活動(dòng)式遮陽等有效的遮陽措施。采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范：空調(diào)房間應(yīng)盡量減少外窗的面積，并應(yīng)采取遮陽措施。 以上標(biāo)準(zhǔn)均未提出遮陽系數(shù)的相關(guān)定義和計(jì)算方法遮陽措施不同玻璃以及百葉遮陽措施朝向與建筑外遮陽建筑外窗遮陽系數(shù)的確定1 建筑遮陽2 遮陽系數(shù)的定義3 玻璃的遮蔽系數(shù)4 窗的遮陽系數(shù)5 遮陽百葉、花格的遮陽系

3、數(shù)6 遮陽板的遮陽系數(shù)7 結(jié)論節(jié)能的遮陽計(jì)算與負(fù)荷的遮陽計(jì)算不同：負(fù)荷計(jì)算太陽得熱的峰值，節(jié)能計(jì)算整個(gè)夏季的太陽得熱能耗；負(fù)荷計(jì)算時(shí)根據(jù)采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范給出的計(jì)算條件計(jì)算，根據(jù)太陽高度角、方位角及直射、散射強(qiáng)度計(jì)算可以計(jì)算出遮陽系數(shù)；節(jié)能計(jì)算則要采用標(biāo)準(zhǔn)氣象年進(jìn)行全年的計(jì)算，等效的遮陽系數(shù)較難得到。負(fù)荷計(jì)算與節(jié)能計(jì)算所用的遮陽系數(shù) 與負(fù)荷有關(guān)的遮陽計(jì)算在空調(diào)負(fù)荷計(jì)算時(shí)，透過窗的熱流計(jì)算如下：FnwfeFDCCSSq式中：Se窗玻璃的遮蔽系數(shù)； Sf窗框的遮蔽系數(shù)； Cw窗的外遮陽系數(shù)； Cn窗的內(nèi)遮陽系數(shù)； DF日射得熱因素。與負(fù)荷有關(guān)的總遮陽系數(shù)定義在空調(diào)負(fù)荷計(jì)算時(shí)，遮陽系數(shù)的計(jì)算

4、建議如下：nwfeFZCCSSS式中：SZ.F窗與負(fù)荷有關(guān)的總（綜合）遮陽系數(shù)； Se窗玻璃的遮蔽系數(shù)； Sf窗框的遮蔽系數(shù)； Cw窗的外遮陽系數(shù)； Cn窗的內(nèi)遮陽系數(shù)。 與節(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)空調(diào)的節(jié)能計(jì)算與采暖不同，由于它是動(dòng)態(tài)的，因而只能通過動(dòng)態(tài)的計(jì)算軟件進(jìn)行分析計(jì)算；遮陽系數(shù)是隨著太陽位置的改變而改變的，沒有一個(gè)固定值；所謂與節(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)是一個(gè)等效值（或當(dāng)量值），不是在某一時(shí)刻所存在的；遮陽系數(shù)可以根據(jù)節(jié)能計(jì)算來反算出一個(gè)固定的“當(dāng)量值”。與節(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)定義在節(jié)能計(jì)算時(shí)，窗的綜合遮陽系數(shù)的定義建議如下：nwfeEZMMSSS式中：SZ.E窗的綜合遮陽系數(shù)； Se 窗玻璃的遮蔽

5、系數(shù)； Sf 窗框的遮蔽系數(shù)； Mw窗的外遮陽系數(shù)； Mn窗的內(nèi)遮陽系數(shù)。一般按慣例，不將內(nèi)遮陽作為參與節(jié)能計(jì)算的措施，主要是因?yàn)檎趯徟鷷r(shí)不易控制。建筑外窗遮陽系數(shù)的確定1 建筑遮陽2 遮陽系數(shù)的定義3 玻璃的遮蔽系數(shù)4 窗的遮陽系數(shù)5 遮陽百葉、花格的遮陽系數(shù)6 遮陽板的遮陽系數(shù)7 結(jié)論玻璃太陽光直接透射： 玻璃的太陽光直接透射比 e為試樣的太陽光直接透射比，%； () 試樣的光譜透射比，%； S太陽光輻射相對(duì)光譜分布； 波長間隔，此處為10nm。 2500300250030025003002500300)()(SSdSdSe玻璃太陽光直接反射： 玻璃的太陽光直接反射比 e試樣的太陽光直

6、接反射比，%； () 試樣的光譜反射比，%； S太陽光輻射相對(duì)光譜分布； 波長間隔，此處為10nm。 2500300250030025003002500300)()(SSdSdSe玻璃太陽光直接吸收： 玻璃的太陽光直接吸收比 e +e +e = 1玻璃的太陽光總透射： 玻璃的太陽光總透射比 g =e +qi eiieihhhq83.04 .46 .3iihe 半球輻射率，普通透明玻璃取0.83； hi 試樣內(nèi)側(cè)表面的傳熱系數(shù)； he 試樣外側(cè)表面的傳熱系數(shù)，23W/m2.K。 玻璃的遮蔽系數(shù)（遮陽系數(shù)）： 玻璃的遮蔽系數(shù) Se 試樣的遮蔽系數(shù)；s 3mm厚的普通透明玻璃的太陽能總透射比，理論值

7、為0.889。 SegS玻璃的遮蔽系數(shù)（遮陽系數(shù)）透明玻璃的特性玻璃厚度可見光太陽輻射遮蔽系數(shù)半球輻射系數(shù)透射率反射率直接透射直接反射30.8370.0750.8980.0811.000.8460.7750.0710.8810.0800.950.84120.6530.0640.8410.0770.840.84吸熱玻璃品種厚度可見光透射率%陽光總透射%遮蔽系數(shù)U值H綠577640.765.7F綠577640.765.7藍(lán)片654620.725.7茶色550620.725.7灰色542600.695.7熱反射玻璃品種厚度可見光透射%陽光總透射%遮蔽系數(shù)U值YAC0156656560.645.7YA

8、C0140640430.495.4YCR0115615260.304.6SGSS2214611270.314.7SGPGN221469250.294.6Low-E玻璃品種厚度可見光透射%陽光總透射%遮蔽系數(shù)U值高透光6+12A+672470.621.9中透光6+12A+662370.501.8較低透光6+12A+648280.381.8低透光6+12A+635200.301.8Solar E玻璃玻璃系統(tǒng)的隔熱原則采用單片吸熱玻璃或熱反射玻璃、Low-E玻璃（在線）、遮陽型Low-E玻璃（在線）節(jié)能效果有限；采用這些玻璃組成的中空玻璃比較好；中空玻璃外片玻璃采用吸熱、熱反射、遮陽Low-E玻璃，

9、內(nèi)片采用透明、Low-E玻璃等；外片玻璃吸收絕大部分的太陽輻射熱，空氣層將外片玻璃的熱輻射阻擋在外面而不對(duì)室內(nèi)產(chǎn)生傳熱。 太陽能透過中空玻璃中空玻璃在南方隔熱、在北方保溫南方，中空玻璃的采用不僅可以減少太陽輻射，也能有效阻止溫差傳熱。但首先是為了減少太陽輻射。南方，中空玻璃首先是反射或吸收太陽短波輻射，再利用中空玻璃的空氣層有效隔絕溫差傳熱和長波輻射，而使得大量的太陽輻射不進(jìn)入室內(nèi)。 北方，中空玻璃一般是盡量減少對(duì)太陽短波輻射的阻擋，而使得大量的太陽輻射進(jìn)入室內(nèi)。北方，中空玻璃傳熱系數(shù)小，可有效阻止溫差傳熱。不同種類中空玻璃的光學(xué)熱工性能玻璃品種可見光太陽輻射遮蔽系數(shù)傳熱系數(shù)透射率反射率直接透

10、射直接反射6透明+9空氣+6透明0.780.140.630.110.783.186灰色吸熱+9空氣+6透明0.380.070.350.070.513.186綠色吸熱+9空氣+6透明0.660.120.380.070.543.186 SB55022C+9空氣+6透明0.220.360.170.360.262.866 SB55013C+9空氣+6透明0.120.490.090.490.172.786透明Low-E+9空氣+6透明0.740.110.470.200.631.836遮陽Low-E+9空氣+6透明0.440.060.280.100.411.83LOW-E玻璃與透明玻璃的配合吸熱玻璃與LO

11、W-E玻璃的配合Solar-E與透明玻璃的配合中空玻璃的遮陽隔熱效果透明的中空玻璃對(duì)遮陽不起什么作用；吸熱的中空玻璃有較好的遮陽作用；熱反射玻璃遮陽作用最好，但可見光透過率低；一般的透明Low-E中空玻璃遮陽作用有限；遮陽型Low-E中空玻璃遮陽效果較好。陽光控制型的Low-E中空玻璃有很好的遮陽效果，又有很好的可見光透過率。建筑外窗遮陽系數(shù)的確定1 建筑遮陽2 遮陽系數(shù)的定義3 玻璃的遮蔽系數(shù)4 窗的遮陽系數(shù)5 遮陽百葉、花格的遮陽系數(shù)6 遮陽板的遮陽系數(shù)7 結(jié)論雙層通風(fēng)幕墻加百葉遮陽玻璃內(nèi)百葉遮陽遮陽設(shè)施內(nèi)活動(dòng)卷簾窗自身遮陽系數(shù)的定義在空調(diào)負(fù)荷計(jì)算時(shí)，遮陽系數(shù)的定義建議如下：feWSSS式

12、中：SW窗的綜合遮陽系數(shù)； Se窗玻璃的遮蔽系數(shù)； Sf窗框（包括內(nèi)百葉等）的遮蔽系數(shù)。 窗框（包括窗內(nèi)百葉等）的遮陽系數(shù)窗框的遮陽系數(shù)可以用下式表示考慮到窗框一般不透明，透過窗框的太陽輻射熱不多，而且窗框所占面積小，令Se.f為零：fgffegefeAAASASSSfggfAAAS窗框的遮陽系數(shù)這一遮陽系數(shù)會(huì)隨著太陽的位置變化而變化；對(duì)負(fù)荷計(jì)算而言，太陽的位置可以由計(jì)算得到；對(duì)于節(jié)能而言，太陽的位置是不定的，因而窗框的遮陽系數(shù)只能近似計(jì)算；為了簡化，可以近似地直接將正面入射時(shí)的透光面積比作為窗框的遮陽系數(shù)，顯然這樣存在誤差，但偏于保守。窗本身遮陽設(shè)施的遮陽系數(shù)其它窗內(nèi)遮陽設(shè)施的遮陽系數(shù)可以分

13、為透光部分和不透光部分；透光部分的遮陽系數(shù)為玻璃的遮陽系數(shù)；不透光部分應(yīng)先計(jì)算太陽輻射的吸收比，再采用熱平衡方程計(jì)算吸收后熱量向室內(nèi)的二次傳遞；窗的自身遮陽較為復(fù)雜，計(jì)算方法應(yīng)視情況采用相應(yīng)的模型計(jì)算。建筑外窗遮陽系數(shù)的確定1 建筑遮陽2 遮陽系數(shù)的定義3 玻璃的遮蔽系數(shù)4 窗的遮陽系數(shù)5 遮陽百葉、花格的遮陽系數(shù)6 遮陽板的遮陽系數(shù)7 結(jié)論建筑遮陽百葉遮陽遮陽設(shè)施內(nèi)外卷簾遮陽設(shè)施外活動(dòng)百葉穿孔板遮陽遮陽設(shè)施鋁合金百葉遮陽設(shè)施鋁合金卷簾窗外百葉、花格的遮陽系數(shù)當(dāng)窗僅有外百葉、花格或檔板時(shí)：考慮到百葉、花格不一定透明，其遮陽系數(shù)為：WM)1 ()1 (1*有關(guān)系數(shù)的意義遮陽裝置的輪廓透光比。為窗

14、面積扣除遮陽裝置輪廓在窗面上陰影面積的剩余面積與窗面積的比值。遮陽裝置各朝向的值，應(yīng)按該朝向上的典型太陽光線入射角分別計(jì)算或?qū)嶒?yàn)測定。*遮陽裝置構(gòu)造透光比。為檔板在給定的典型太陽入射角時(shí)的透光比例。 有關(guān)材料的構(gòu)造透光比 膜、板類材料 混凝土、金屬類擋板取*=0.15; 厚帆布、玻璃鋼類擋板取*=0.5； 有色玻璃、有色卡布隆、有色有機(jī)玻璃類擋板取*=0.7; 透明玻璃、透明卡布隆、透明有機(jī)玻璃類擋板取*=0.9。 窗的外遮陽系數(shù)百葉、花格、檔板的遮陽系數(shù)也會(huì)隨著太陽的位置變化而變化；對(duì)負(fù)荷計(jì)算而言，太陽的位置可以計(jì)算，因而透光面積可以計(jì)算；對(duì)于節(jié)能而言，太陽的位置是不定的，因而窗框的遮陽系數(shù)

15、只能近似計(jì)算；為了簡化，可以采用動(dòng)態(tài)計(jì)算軟件，進(jìn)行一定的擬合計(jì)算。建筑外窗遮陽系數(shù)的確定1 建筑遮陽2 遮陽系數(shù)的定義3 玻璃的遮蔽系數(shù)4 窗的遮陽系數(shù)5 遮陽百葉、花格的遮陽系數(shù)6 遮陽板的遮陽系數(shù)7 結(jié)論建筑遮陽水平遮陽遮陽板的外遮陽系數(shù)遮陽板的遮陽系數(shù)可以用下式表示這一系數(shù)還應(yīng)用DOE-2之類的能耗計(jì)算軟件進(jìn)行節(jié)能計(jì)算進(jìn)行計(jì)算擬合得到：CSWMMM12PFbPFaMCCC12PFbPFaMSSSPF 的定義水平遮陽AB室內(nèi)A垂直遮陽B室內(nèi)遮陽板外挑系數(shù) ： PF = A/B計(jì)算公式在夏熱冬暖地區(qū)的有關(guān)系數(shù)裝置系數(shù)東南西北水平遮陽板aS0.350.350.200.20bS-0.65-0.65-0.40-0.40垂直遮陽板aC0.250.400.300.30bC-0.60-0.75-0.60-0.60建筑外窗遮陽系數(shù)的確定1 建筑遮陽2 遮陽系數(shù)的定義3 玻璃的遮蔽系數(shù)4 窗的遮陽系數(shù)5 遮陽百葉、花格的遮陽系數(shù)6 遮陽板的遮陽系數(shù)7 結(jié)論幾點(diǎn)結(jié)論 1、與負(fù)荷有關(guān)的遮陽系數(shù)和節(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)不同；2、窗的最終總遮陽系數(shù)是玻璃遮蔽系數(shù)與窗內(nèi)遮陽系數(shù)以及外遮陽系數(shù)的乘積；3、玻璃的遮蔽系數(shù)可以根據(jù)GB/T 2680-94建筑玻璃 可見光透射比、太