在夏季,通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的空調(diào)負(fù)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(fù)荷和能耗必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(shù)等手段的作用很有限。所以,在空調(diào)建筑的負(fù)荷和建筑節(jié)能計算中,遮陽的計算是很重要的。
建筑遮陽比較復(fù)雜,包括了建筑外遮陽、窗遮陽設(shè)施、建筑內(nèi)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。它可以是永久性的建筑遮陽構(gòu)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(gòu)造在傳統(tǒng)建筑中使用是很普遍的。
降低玻璃的遮蔽系數(shù)也是非常有效的措施。隨著玻璃鍍膜技術(shù)的發(fā)展,玻璃已經(jīng)可以對入射的太陽光進(jìn)行選擇,將可見光引入室內(nèi),而將增加負(fù)荷和能耗的紅外線反射出去。玻璃系統(tǒng)遮陽已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑遮陽最主要的手段之一。
內(nèi)遮陽和窗戶遮陽設(shè)施也被廣泛采用,有時在建筑造型的限制下,內(nèi)遮陽和遮陽設(shè)施的設(shè)置還是必須采取的唯一選擇措施。
以上這些遮陽設(shè)施的應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)。
在《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定外窗(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;《旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定主體建筑標(biāo)準(zhǔn)層窗墻面積比不宜大于0.45,非嚴(yán)寒地區(qū)外窗玻璃遮陽系數(shù)應(yīng)小于0.60,或采取外遮陽措施;《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》規(guī)定空調(diào)建筑的向陽面,特別是東、西向窗戶,應(yīng)采取熱反射玻璃、各種固定式和活動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)計規(guī)范》規(guī)定空調(diào)房間應(yīng)盡量減少外窗的面積,并應(yīng)采取遮陽措施。
但以上標(biāo)準(zhǔn)均未提出遮陽系數(shù)的相關(guān)定義和計算方法。
所以,如何確定遮陽系數(shù),尤其是許多措施的綜合遮陽系數(shù),的確是一個值得研究的問題,也是一個必須盡快解決的問題。
2 遮陽系數(shù)的定義
2.1 與負(fù)荷有關(guān)的遮陽系數(shù)
空調(diào)負(fù)荷計算和空調(diào)節(jié)能計算不同:負(fù)荷計算時是計算太陽得熱的峰值,而節(jié)能計算時是計算整個夏季的太陽得熱能耗。
在進(jìn)行負(fù)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,由太陽高度角、方位角及直射、散射強(qiáng)度計算可以計算出遮陽系數(shù)。
節(jié)能計算時則要采用標(biāo)準(zhǔn)氣象年進(jìn)行全年的計算,與節(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)只是一個等效值。
在空調(diào)負(fù)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(shù);
Sf --窗框的遮陽系數(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。
這樣,在空調(diào)負(fù)荷計算時,遮陽系數(shù)的定義建議如下:
式中:SZ.F--窗與負(fù)荷有關(guān)的總(綜合)遮陽系數(shù)。
2.2 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,由于它是采用動態(tài)方法,因而只能通過動態(tài)的計算軟件 進(jìn)行分析計算。遮陽系數(shù)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(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)是一個等效值(或當(dāng)量值),不是在某一時刻所存在的數(shù)值。與節(jié)能有關(guān)的遮陽系數(shù)只能根據(jù)節(jié)能計算來反算出一個固定的"當(dāng)量值"。
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--窗框的遮陽系數(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?yàn)檎趯徟鷷r不易控制。