遮陽系數(shù)的計算方法

建筑外窗遮陽系數(shù)的確定建筑節(jié)能窗研討會發(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)能中心第一頁，共六十二頁。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)論第二頁，共六十二頁。典型的建筑遮陽第三頁，共六十二頁。建筑遮陽的作用夏季空調(diào)的主要負荷來自太陽輻射；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）的外遮陽更靈活、適應(yīng)范圍廣。第四頁，共六十二頁。各節(jié)能標準對遮陽的要求《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標準》：外窗（包括陽臺門透明部分）面積不應(yīng)過大，外窗宜設(shè)置活動外遮陽?！堵糜温灭^建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計標準》：主體建筑標準層窗墻面積比不宜大于0.45，非嚴寒地區(qū)外窗遮陽系數(shù)應(yīng)小于0.60，或采取外遮陽措施?！睹裼媒ㄖ峁ぴO(shè)計規(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、各種固定式和活動式遮陽等有效的遮陽措施?！恫膳L(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(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。以上標準均未提出遮陽系數(shù)的相關(guān)定義和計算方法第五頁，共六十二頁。遮陽措施——不同玻璃以及百葉第六頁，共六十二頁。遮陽措施——朝向與建筑外遮陽第七頁，共六十二頁。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)論第八頁，共六十二頁。節(jié)能的遮陽計算與負荷的遮陽計算不同：負荷計算太陽得熱的峰值，節(jié)能計算整個夏季的太陽得熱能耗；負荷計算時根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》給出的計算條件計算，根據(jù)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(shù)；節(jié)能計算則要采用標準氣象年進行全年的計算，等效的遮陽系數(shù)較難得到。負荷計算與節(jié)能計算所用的遮陽系數(shù)第九頁，共六十二頁。與負荷有關(guān)的遮陽計算在空調(diào)負荷計算時，透過窗的熱流計算如下：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。第十頁，共六十二頁。與負荷有關(guān)的總遮陽系數(shù)定義在空調(diào)負荷計算時，遮陽系數(shù)的計算建議如下：式中：SZ.F——窗與負荷有關(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)。第十一頁，共六十二頁。與節(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)空調(diào)的節(jié)能計算與采暖不同，由于它是動態(tài)的，因而只能通過動態(tài)的計算軟件進行分析計算；遮陽系數(shù)是隨著太陽位置的改變而改變的，沒有一個固定值；所謂與節(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)是一個等效值（或當量值），不是在某一時刻所存在的；遮陽系數(shù)可以根據(jù)節(jié)能計算來反算出一個固定的“當量值”。第十二頁，共六十二頁。與節(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)定義在節(jié)能計算時，窗的綜合遮陽系數(shù)的定義建議如下：式中：SZ.E——窗的綜合遮陽系數(shù)；

Se——窗玻璃的遮蔽系數(shù)；

Sf——窗框的遮蔽系數(shù)；

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)能計算的措施，主要是因為政府在審批時不易控制。第十三頁，共六十二頁。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)論第十四頁，共六十二頁。玻璃太陽光直接透射：

玻璃的太陽光直接透射比

τe——為試樣的太陽光直接透射比，%；τ(λ)——試樣的光譜透射比，%；

Sλ——太陽光輻射相對光譜分布；

Δλ——波長間隔，此處為10nm。第十五頁，共六十二頁。玻璃太陽光直接反射：

玻璃的太陽光直接反射比

ρe——試樣的太陽光直接反射比，%；

ρ(λ)——試樣的光譜反射比，%；

Sλ——太陽光輻射相對光譜分布；

Δλ——波長間隔，此處為10nm。第十六頁，共六十二頁。玻璃太陽光直接吸收：

玻璃的太陽光直接吸收比

ρe+τe+αe=1第十七頁，共六十二頁。玻璃的太陽光總透射：

玻璃的太陽光總透射比

g

=τe+qi

εe——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。第十八頁，共六十二頁。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)；τs——3mm厚的普通透明玻璃的太陽能總透射比，理論值為0.889。第十九頁，共六十二頁。玻璃的遮蔽系數(shù)（遮陽系數(shù)）第二十頁，共六十二頁。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第二十一頁，共六十二頁。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藍片654620.725.7茶色550620.725.7灰色542600.695.7第二十二頁，共六十二頁。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YAC0156656560.645.7YAC0140640430.495.4YCR0115615260.304.6SGSS2214611270.314.7SGPGN221469250.294.6第二十三頁，共六十二頁。Low-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+635200.301.8第二十四頁，共六十二頁。Solar–E玻璃第二十五頁，共六十二頁。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，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室內(nèi)產(chǎn)生傳熱。第二十六頁，共六十二頁。太陽能透過中空玻璃第二十七頁，共六十二頁。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入室內(nèi)。北方，中空玻璃一般是盡量減少對太陽短波輻射的阻擋，而使得大量的太陽輻射進入室內(nèi)。北方，中空玻璃傳熱系數(shù)小，可有效阻止溫差傳熱。第二十八頁，共六十二頁。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0.660.120.380.070.543.186SB55022C+9空氣+6透明0.220.360.170.360.262.866SB55013C+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0.440.060.280.100.411.83第二十九頁，共六十二頁。LOW-E玻璃與透明玻璃的配合第三十頁，共六十二頁。吸熱玻璃與LOW-E玻璃的配合第三十一頁，共六十二頁。Solar-E與透明玻璃的配合第三十二頁，共六十二頁。中空玻璃的遮陽隔熱效果透明的中空玻璃對遮陽不起什么作用；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。第三十三頁，共六十二頁。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)論第三十四頁，共六十二頁。雙層通風(fēng)幕墻加百葉遮陽第三十五頁，共六十二頁。玻璃內(nèi)百葉遮陽第三十六頁，共六十二頁。遮陽設(shè)施——內(nèi)活動卷簾第三十七頁，共六十二頁。窗自身遮陽系數(shù)的定義在空調(diào)負荷計算時，遮陽系數(shù)的定義建議如下：式中：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)。第三十八頁，共六十二頁。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：第三十九頁，共六十二頁。窗框的遮陽系數(shù)這一遮陽系數(shù)會隨著太陽的位置變化而變化；對負荷計算而言，太陽的位置可以由計算得到；對于節(jié)能而言，太陽的位置是不定的，因而窗框的遮陽系數(shù)只能近似計算；為了簡化，可以近似地直接將正面入射時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。第四十頁，共六十二頁。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)先計算太陽輻射的吸收比，再采用熱平衡方程計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，計算方法應(yīng)視情況采用相應(yīng)的模型計算。第四十一頁，共六十二頁。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)論第四十二頁，共六十二頁。建筑遮陽——百葉遮陽第四十三頁，共六十二頁。遮陽設(shè)施——內(nèi)外卷簾第四十四頁，共六十二頁。遮陽設(shè)施——外活動百葉第四十五頁，共六十二頁。穿孔板遮陽第四十六頁，共六十二頁。遮陽設(shè)施——鋁合金百葉第四十七頁，共六十二頁。遮陽設(shè)施——鋁合金卷簾第四十八頁，共六十二頁。窗外百葉、花格的遮陽系數(shù)當窗僅有外百葉、花格或檔板時：考慮到百葉、花格不一定透明，其遮陽系數(shù)為：第四十九頁，共六十二頁。有關(guān)系數(shù)的意義η——遮陽裝置的輪廓透光比。為窗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η值，應(yīng)按該朝向上的典型太陽光線入射角分別計算或?qū)嶒灉y定。η*——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的透光比例。第五十頁，共六十二頁。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η*=0.15;

厚帆布、玻璃鋼類擋板取η*=0.5；有色玻璃、有色卡布隆、有色有機玻璃類擋板取η*=0.7;

透明玻璃、透明卡布隆、透明有機玻璃類擋板取η*=0.9。第五十一頁，共六十二頁。窗的外遮陽系數(shù)百葉、花格、檔板的遮陽系數(shù)也會隨著太陽的位置變化而變化；對負荷計算而言，太陽的位置可以計算，因而透光面積可以計算；對于節(jié)能而言，太陽的位置是不定的，因而窗框的遮陽系數(shù)只能近似計算；為了簡化，可以采用動態(tài)計算軟件，進行一定的擬合計算。第五十二頁，共六十二頁。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)論第五十三頁，共六十二頁。建筑遮陽——水平遮陽第五十四頁，共六十二頁。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之類的能耗計算軟件進行節(jié)能計算進行計算擬合得到：第五十五頁，共六十二頁。PF的定義遮陽板外挑系數(shù)：

PF=A/B第五十六頁，共六十二頁。計算公式在夏熱冬暖地區(qū)的有關(guān)系數(shù)裝置系數(shù)