1、.我國建筑外遮陽設施節能評價標準方法研究進展劉翼，蔣荃（中國建筑材料檢驗認證中心，國家建材工業鋁塑復合材料及遮陽產品質量監督檢驗測試中心，北京，100024）摘要：建筑外遮陽設施在我國不同地區應用的節能效果如何評價是當前建筑師、制造商和消費者對外遮陽最為關注的問題，目前還缺乏一套統一、科學、操作性強的標準評價方法。文分別對目前已發布的關于遮陽節能評價和測試方法的標準進行簡要介紹，包括擬合計算、實驗室標準人工光源試驗以及戶外實測，并指出了目前存在的問題。關鍵詞：外遮陽 遮陽系數 節能評價 標準化0 引言建筑節能是我國可持續發展的必然要求。遮陽節能技術是建筑節能技術的重要組成部分，是中高緯度地區建

2、筑節能的關鍵措施。根據歐洲中央組織2005年的歐洲25國遮陽系統節能及二氧化碳排放研究報告表明，在歐洲采用建筑遮陽的建筑，總體平均節約空調用能約25%，節約采暖用能約10%左右。我國地理位置與氣候條件與歐洲迥異，既是在國內，不同氣候區差別也較大。因此，外遮陽設施在我國不同地區應用的節能效果如何評價，成了建筑師、制造商和消費者最為關注的問題。但由于評價技術的研究基礎不夠，目前還缺乏一套統一、科學、操作性強的標準評價方法，致使目前以發布執行的建筑遮陽產品標準中，都未對產品的節能性能提出明確的要求。本文分別對目前已發布的關于遮陽節能評價和測試方法的標準進行簡要介紹，包括擬合計算、實驗室標準人工光源試

3、驗以及戶外實測，并指出了目前所存在的問題。1 建筑外遮陽系數的計算方法1.1 固定遮陽構件根據JGJ 237-2011建筑遮陽工程技術規程1的規定，固定遮陽構件的外遮陽系數宜按下式計算： 式中：外遮陽系數；外遮陽特征值； 時，取；、外遮陽的構造定性尺寸，按表1確定；、擬合系數，根據建筑類型所處氣候區域分別按照公共建筑節能設計標準GB 50189、行業標準嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準JGJ 26、夏熱冬暖地區居住建筑節能設計標準JGJ 75和夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準JGJ 134選取計算。表1 外遮陽的構造定性尺寸、外遮陽基本類型剖面圖示意圖水平式垂直式擋板式橫百葉擋板式豎百葉擋板

4、式組合式遮陽裝置的外遮陽系數，應為各組成部分的外遮陽系數的乘積。當外遮陽的遮陽板采用有透光性能的材料制作時，外遮陽系數應按下式修正。 式中：采用可透光遮陽材料的外遮陽系數；采用不透光遮陽材料的外遮陽系數；遮陽材料的透射比，按表2選取。表2 遮陽材料的透射比遮陽用材料規 格織物面料淺色0.4玻璃鋼類板淺色0.43玻璃、有機玻璃類板深色：0<SCg 0.60.6淺色：0.6<SCg0.80.8金屬穿孔板開孔率： 0<0.20.1開孔率：0.2<0.40.3開孔率：0.4<0.60.5開孔率：0.6<0.80.7鋁合金百葉板0.2木質百葉板0.25混凝土花格0.5

5、木質花格0.45注：SCg是透過玻璃窗的太陽光透射比，與3mm平板玻璃的太陽透射比的比值。1.2 活動遮陽裝置活動外遮陽裝置種類很多，計算方法也十分復雜。目前，活動外遮陽裝置其與外窗（玻璃幕墻）組合的的綜合遮陽系數、傳熱系數僅可計算與外窗（玻璃幕墻）面平行，且與外窗（玻璃幕墻）面緊貼的簾式外遮陽、中間遮陽裝置，計算按照建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程JGJ/T 151-20082的規定進行。1.2.1 遮陽百葉簾遮陽百葉簾的計算方法和公式是轉化的 ISO 15099 Thermal performance of windows, doors and shading devices - Detail

6、ed calculations。在計算時，將葉片假設為全部的非鏡面反射，并忽略窗戶邊緣的作用。同時，將葉片視為無限重復，且忽略簾片的輕微撓曲影響。計算的結果與葉片的光學性能、幾何形狀和位置等因素均有關系，所以計算平行葉片構成的百葉遮陽裝置的光學性能時均應予以考慮。葉片的遠紅外反射率的透射特性對傳熱系數的精確計算有很大影響，所以應詳細計算。1.2.2 遮陽簾與門窗或幕墻組合系統的計算遮陽簾與門窗或幕墻組合系統的計算分為簡化計算和詳細計算，分別轉化的是EN 13363-1和EN 13363-2。計算這樣簾一類的遮陽裝置統一用太陽輻射透射比和反射比、以及可見光透射比和反射比表示，這些值都可以采用適當

7、的方法在垂直入射輻射下計算或測定。詳細計算遮陽裝置十分繁瑣，需通過建模對門窗幕墻與遮陽裝置的相互光熱作用進行計算。當遮陽裝飾是透空的裝置時，比如百葉、擋板、窗簾等，還需考慮不同通風情況下通風空氣間層的熱傳遞的影響。上述計算原理與公式均十分復雜，主要通過計算機軟件進行，本文在此不再一一列出。2 建筑外遮陽對熱舒適的評價方法建筑遮陽熱舒適、視覺舒適性能與分級JG/T 277-20103已發布執行，該標準轉化的是EN 14501 Blinds and shutters. Thermal and visual comfort. Performance characteristics and class

8、ification.遮陽裝置可調節太陽得熱以控制室內作業溫度，改善熱舒適性。在該標準中，遮陽裝置對熱舒適的影響主要取決于下列參數：太陽得熱控制：太陽能總透射比（gtot）；二次得熱：向室內側的二次熱傳遞系數（qi, tot）； 直射透射防護：直射-直射太陽光透射比（e, dir-dir ），為了簡化計算，采用法向-法向太陽光透射比（e, n-n）。按遮陽裝置對室內熱舒適性的影響大小依次由小到大分為1級至5級，其分級見表3。 表3 對室內熱舒適性的影響大小分級分級12345影響很小影響較小影響中等影響較大影響很大gtotgtot0.500.35gtot0.500.15gtot0.350.10gt

9、ot0.15gtot0.10qi, totqi, tot 0.300.20qi, tot 0.300.10qi, tot 0.200.03qi, tot0.10qi, tot 0.03e, n-ne, n-n 0.200.15e, n-n 0.200.10e, n-n 0.150.05e, n-n 0.10e, n-n 0.05FcFc0.50/g0.35/gFc0.50/g0.15/gFc0.35/g0.10/gFc0.15/gFc0.10/g注： Fc為遮陽系數該標準所規定的上述參數的計算需根據EN 14500 Blinds and shutters - Thermal and visua

10、l comfort - Test and calculation methods計算確定。該標準國內正在轉化制訂，名稱為建筑遮陽對室內環境熱舒適與視覺舒適性能的影響及其檢測方法，該標準目前已進入送審階段。3 遮陽裝置節能效果實驗室測試方法已有計算標準方法的情況下研究實驗室測試標準方法主要是考慮到現有的計算比較成熟的主要是針對固定遮陽構件，不適用于林林總總的遮陽產品，且無法對同類型產品的節能效果橫向進行比較。JGJ 151雖然提出了計算方法，但是公式中的參數目前比較缺乏，對于新產品，這些參數沒有。而參數的測量更加復雜，可供參考的測量標準和試驗臺更是非常少。更為關鍵的是，沒有一個有科學的試驗室標準

11、測試方法，無法考察對于通過數學建模計算出來的結果與實際情況的相符程度。因此，在國外都投入了大量人力物力開展了該方向的研究，比如加拿大國家太陽能實驗室（NSTF）、美國勞倫斯-伯克利實驗室、瑞士聯邦材料實驗室建筑物理實驗室等。圖1圖3為上述三個遮陽試驗臺的照片。國內則在國內外調研的基礎上編制了建筑遮陽產品隔熱性能試驗方法JG/T 281-20104。圖1 NSTF門窗遮陽試驗臺 圖2 勞倫斯-伯克利實驗室門窗遮陽試驗臺圖3 瑞士聯邦材料實驗室建筑物理試驗臺3.1 人工標準光源建筑遮陽產品隔熱性能試驗方法JG/T 281-2010中用遮陽產品的“隔熱系數” 來表征其的隔熱性能，即反映遮陽產品阻隔輻

12、射得熱和溫差傳熱的能力，用遮陽產品和3mm透明平板玻璃的綜合遮陽系數表示。綜合遮陽系數為在規定的測試工況下，測試的遮陽產品和3mm透明平板玻璃的組合得熱量與基準得熱量比值。該標準才用長弧氙燈模擬太陽輻射，熱室用于模擬室外環境，冷室用于模擬室內環境和計量。熱室溫度控制在（35±1），熱室內氣流到達試件表面的平均風速應設定為3.0±0.2m/s，以模擬自然對流。冷室采用保護熱箱法，溫度控制在（26±0.5）。試驗裝置示意見圖4。1熱室；2空氣處理機組；3光源；4外遮陽試件；53mm標準透明平板玻璃；6地面；7防護室；8冷室。圖4 人工光源法試驗裝置示意圖3.2 自然光

13、源為了測試遮陽產品在實際自然光下的節能效果，JG/T 281還提出了自然光源試驗方法。由于自然光源受地域、天氣、空氣質量等的影響較大，短時間內的試驗結果復現性較差。但是，該方法適宜與進行整個空調期的連續測試，數據實時在線采集，最后通過計算機對整個空調期的試驗數據進行綜合處理和分析，得出的數據將最接近于實際工況，除了常規檢測外，還可以用于檢驗數學建模計算方法的可靠性，具有重要的現實意義。同時，該設備還可以評價遮陽對冬季采暖能耗的影響。試驗裝置主要由基準冷室、對比冷室、防護室和控溫系統四部分組成，見圖5所示。自然光源，無遮陽時垂直到達3mm標準透明平板玻璃的輻射照度不宜小于400W/ m2。在整個實驗期間，環境風速應小于4m/s，室外溫度不宜低于8。13mm標準透明平板玻