附录A 建筑外遮阳系数的计算方法

附录A 建筑外遮阳系数的计算方法

A. 0.1~A. 0.3 建筑外遮阳系数SD的计算方法
      国内外均习惯把建筑窗口的遮阳形式按水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳和挡板遮阳进行分类,《中国土木建筑百科辞典》中载入了关于这几种遮阳形式的准确定义。随着国内建筑遮阳产业的发展,近年来出现了几种用于住宅建筑的外遮阳形式,主要有横百叶遮阳、竖百叶遮阳,而这两种遮阳类型因其特征仍然属于窗口前设置的有一定透光能力的挡板,也因其有百叶可调和不可调之分。分别称其为固定横(竖)百叶挡板式遮阳、活动横(竖)百叶挡板式遮阳。考虑到传统的综合遮阳是指由水平遮阳和垂直遮阳组合而成的一种形式。现代建筑遮阳设计中还出现了与挡板遮阳的组合,如南京万科莫愁湖小区住宅设计的阳台飘板+推拉式活动百叶窗就是典型的案例,因此本计算方法中给出了多种组合式遮阳的SD计算方法,其中包括了传统的综合遮阳。

     本计算方法A.0.1中按国内外建筑设计行业和建筑热工领域的习惯分类,依窗口的水平遮阳、垂直遮阳、挡板遮阳、固定横(竖)百叶挡板式遮阳、活动横(竖)百叶挡板式遮阳的顺序,给出了各自的外遮阳系数的定量计算方法;A. 0.2给出了多种遮阳形式组合的计算方法;A. 0.3规定了透光性材料制作遮阳构件时,建筑外遮阳系数的计算方法,实际上本条规定相当于是对上述遮阳形式的计算结果进行一个材料透光性的修正。

     1 窗口水平遮阳和垂直遮阳的外遮阳系数
       水平和垂直外遮阳系数的计算是依据外遮阳系数SD的定义,建立一个简单的建筑模型,通过全年空调能耗动态模拟计算,按诸朝向外窗遮阳与不遮阳能耗计算结果反算得来建筑外遮阳系数,其计算式为:

q2-q3
SD=—————  (7)
q1-q3

     式中:q1——  无外遮阳时,模拟得到的全年空调能耗指标(kWh/m2);
           q2——某朝向所有外窗设外遮阳,模拟得到的全年空调指标(kWh/m2);
           q3——上述朝向所有外窗假设的遮阳系数SC=0,该朝向所有外窗不设遮阳措施,其他参数不变的情况下,模拟得到的全年累计冷负荷指标(kWh/m2);
           q1-q3——某朝向上的所有外窗无外遮阳时由太阳辐射引起的全年累计冷负荷(kWh/m2);
           q2-q3——某朝向上的所有外窗有外遮阳时由太阳辐射引起的全年累计冷负荷(kWh/m2)。

     有无遮阳的模型建筑的能耗是通过DOE-2的计算拟合得到的。在进行遮阳板的计算过程中,本标准采用了一个比较简单的建筑进行拟合计算。其外窗为单层透明玻璃铝合金窗,传热系数5.61,遮阳系数0.9,单窗面积为4m2。为了使计算的遮阳系数有较广的适应性,故将窗定为正方形。采用这一建筑进行各个朝向的拟合计算。方法是在不同的朝向加遮阳板,变化遮阳板的挑出长度,逐一模拟公式A. 0.1-1中空调能耗值并计算出SD,再与遮阳板构造的挑出系数x=A/B关联,拟合出一个二次多项式的系数a、b。

     2 挡板遮阳的遮阳系数
       挡板的外遮阳系数按下式计算:

SD=1-(1-SD*)(1-η*)   (8)  


     式中:SD*——采用不透明材料制作的挡板的建筑外遮阳系数;
           η*——挡板的材料透射比,按条文中表A. 0.3确定。
         其他非透明挡板各朝向的建筑外遮阳系数SD*可按该朝向上的4组典型太阳光线入射角,采用平行光投射方法分别计算或实验测定,其轮廓透光比应取4个透光比的平均值。典型太阳入射角可按表8选取。

表8 典型的太阳光线入射角(°)


     挡板遮阳分析的关键问题是挡板的材料和构造形式对外遮阳系数的影响。因当前现代建筑材料类型和构造技术的多样化,挡板的材料和构造形式变化万千,如果均要求建筑设计时按太阳位置角度逐时计算挡板的能量比例显然是不现实的。但作为挡板构造形式之一的建筑花格、漏花、百叶等遮阳构件,在原理上存在统一性,都可以看做是窗口外的一块竖板,通过这块板则有两个性能影响光线到达窗面,一个是挡板的轮廓形状和与窗面的相对位置,另一个是挡板本身构造的透光性能。两者综合在一起才能判断挡板的遮阳效果。因此本标准采用两个参数确定挡板的遮阳系数,一个是挡板的建筑外遮阳系数SD*,另一个是挡板构造透光比η*

     根据上述原理计算各个朝向的建筑外遮阳系数SD值。再将SD值与挡板的构造的特征值(挡板高与窗高之比)x=A/B关联,拟合出二次多项式的系数a、b载入表A. 0.1。计算中挡板设定为不透光的材料(如钢筋混凝土板材、金属板或复合装饰扣板等),但考虑这类材料本身的吸热后的二次辐射,取η*=0. 1。挡板与外窗之间选取了一个典型的间距值为0.6m,当这一间距增大时挡板的遮阳系数会增大遮阳效果会下降,但对于阳台和走廊设置挡板时距离一般在1.2m,和挑出楼板组合后,在这一范围内仍然选用设定间距为0.6m时的回归系数是可行的。这样确定也是为了鼓励设计多采用挡板式这类相对最为有效的做法。