引言遮阳技术能有效改善建筑物室内环境，降低运行耗已越来越被人们所重视在GB50189《公共筑节设计标准》以及各气候区的居住筑节设计标准中早就对筑方向的遮阳系数限值有了明确的规定因此选择合适的门窗遮阳设施满足准要求并评价其遮阳节效果成了急需解决的问题。或者通过软件模拟筑负荷分析节效果但是这2种方式都有其不足之处前者是在特定的实验中得到遮阳品的遮阳系数虽然够便于比较种遮阳产品的遮阳系数但不得到遮阳设施带的节效果[1-2]后者通软件模模拟遮阳产品所处的状态结遮阳所在筑本身得出筑遮阳效筑模和模拟程较繁复[3-4]只适用于专业人士。针对上述问题上海筑科学研究院(集团)有限公司开发了一种专门针对筑遮阳进行性分析的计算引擎该计算引擎基于权威耗模拟软件EnergyPlus以作为计算核结用户在进行遮阳分析的软件使用习惯及目前常用的六类遮阳形式在保证计算结准确性的前提下将参数输入作简化处理开发了Shading筑遮阳专用软件不但可以计算遮阳系数也可以计算当朝向、墙比、遮阳控制策略及照明使用情况不同的条件下遮阳设施的运行节收稿日期：2014-09-26；修回期：2014-11-08基金项目：2014年上海市建筑建材业科研项目：玻璃幕墙内遮阳应用技术及节能效果研究(建管)建筑节能2015doi：10.3969/j.issn.1673-7237.2015.03.012建筑门窗遮阳系数和节能效果计算及验证(上海筑科学研究院(集团)有限公司上海201108)摘要：建筑门窗遮阳是建筑节能的重要措施。相关建筑节能标准对建筑的遮阳系数限值有具体要求。选择合适的遮阳类型满足准要求，评价其遮阳节能效果成为目前急需解决的问题上海建筑科学研究院(集团)有限公司借助EnergyPlus的计算内核，开发了专门计算各类遮阳设施的节能效果及遮阳系数的计算引擎Shading通过对采用不同遮阳形式的遮阳系数和遮阳效果进行分析可以快速计算出特定遮阳设施在实际工况下空调的能耗选择优化的遮阳方案并与WINDOW6软件对比对遮阳系数的准确性进行验证关键词：建筑遮阳；遮阳系数；节能效果计算；对比验证中图分类号：TU111.2文献标志码：文章编号：1673-7237(2015)03-0052-04CalculationShadingCoefficientEnergyEfficiencyBuildingDoorsWindowsYUEPeng,TAOQin-lianZHANGHua(ShanghaiResearchInstituteBuildingSciences,Shanghai201108,China)Abstract：esimulationengineShanghaiResearchInstituteBuildingSciences(Group)Co.,Ltd.developedspecificallyshadingcalculationengineshad－ingenergyefficiencyshadingcoefficientvariousshadingforms.Whenenergyconsumptionairconditioningfacilitiescalculatedunderactualconditions,optimalshadingschemecanshadingcoefficientcomparativelyvalidatedWDW6.Keywords：buildingshade;shadingcoefficient;energy-savingeffectcalculation;comparativevalidation保温隔热与材料52EnergyPlus遮阳内核与Shading的算法1.1EnergyPlus遮阳内核简介EnergyPlus是针对建筑全楼宇进行能耗分析的工具，可以用筑负荷或室内舒适度来衡量遮阳设备的性能，需要设置软件算法、计算步长、允许残差、筑所在的经度、纬度、海拔等地理信息、筑遮阳及设的时间控制、筑围护结构尺寸、墙体材料、窗户材料、遮阳材料等的物理特性、遮阳类型、控制方式、室内设等信息在每一大类的参数中还需要进行更详细的设置。首先选择遮阳类型和遮阳安放位置，遮阳类型包括百叶、卷帘等；遮阳位置包括内遮阳、外遮阳中置遮阳，如果采用中置遮阳，需要描述整个中置遮阳窗的造。然后选择遮阳产品的控制模式。EnergyPlus提供了多种遮阳控制模式常用的包括常开常关、时间表控制、室内温度控制、室内眩光控制、室外辐射强度控制等最后通过计算筑的冷荷变化来衡量遮阳性能EnergyPlus能够完成多种遮阳模式的模拟计算，是目前流行模拟软件中的佼佼者，它将独立计算模块尽可能细化，给用创造更多的自由搭配空间也因为如此EnergyPlus于初学者来说是很难操作的其用界面十不友好常常需要借助第三软件来完成筑模型。Shading节能量和遮阳系数计算算法节能量计算为了简化参数的输入过程同时又能利用Ener-gyPlus的计算内核计算各类遮阳设施的节能效及遮阳系数Shading立了数据库用只需要通过单选的式输入参数便可以将遮阳模型基准模型进行比得到节能量。具体的参数包括：筑所在地区筑概况；窗特点玻璃材料；遮阳形式材料及控制式；照明强度及控制式。在Shading中筑模型的确定有2(1)自定义筑模型用自行定义筑的几何尺寸及内部系统使用情况；(2)典型筑模型实际筑的进行简化模型为办公楼商场旅馆住宅这4类筑类型。一类典型筑模型内置了各个类型筑的空调系统不需要用输入。例如公楼根据一般公楼的使用时间设置了1d内空调的开启时间；根据各地区的相关标准设置了空调温度并且按照各地气候特征别设置了制冷采暖的切换时间。另外同样人员照明设的情况进行了相应的设置能够反映出不同筑类型的使用特征空调荷特征。典型建筑模型参数设置TableParameters’settingoftypicalbuildingmodel筑类型商场酒店住宅空调温度设置/24/2024/2024/2026/18空调开启时间-2200全天1800-次日800人员/m1520照明/(W/m1510遮阳系数计算法遮阳系数是由太阳辐射得热系数经过简单计算得到的而太阳辐射得热系数是指通过门窗进入室内 的太阳辐射得热量与太阳直射辐射的比值。 太阳辐射 得热量包括直接透过门窗的太阳辐射量以及被门窗 吸收后通过辐射导热流等式进入室内的热量。 根据美国国家门窗评级协会的 NFRC100—2001 定工况在计算中EnergyPlus做了如下设置来模拟 计算太阳辐射得热系数(SHGC)筑模型如图1 所示 即窗设在顶部窗墙比接近100%筑所在地的纬 度为0模拟时间段为9 月23 日(秋)1200-1300使 太阳辐射入射角保持在5以内。在天气文件中设置外 界温度为32 太阳直射辐射783 风速275 房间温度采用EnergyPlus特有的理想空调 系统(IdealAirLoadSystem)控制在24。最后模型输 出的变量为9 月23 日1200-1300 的投射到窗系 统外表面的太阳直射辐射量窗得热量经过计算 便可以得到遮阳产品的遮阳系数。 节能量与遮阳系数计算实例在实际生活中百叶遮阳的应用十广泛它不 仅可以阻挡反射太阳直射辐射反射散射光调节室 遮阳系数计算模型示意图Fig1Schematicdiagramofshadingcoefficientcalculationmodel 岳鹏，等：建筑门窗遮阳系数和节能效果计算及验证 53 内照度，而且能保证室内私密性。 在本案例中选择 上海地区一座 窗墙比为25%的建筑其 窗户玻璃设置为3mm 标准平板玻璃 当模拟中置 遮阳时内外 层玻璃设置为3mm 标准平玻璃 分别根据不同的百叶位置朝向、叶片角度和材料 等作为控制因素分析其对制冷能耗和室内照度的 影响 根据模拟结果显示： (1)外遮阳中置遮阳内遮阳百叶分别能够节能 1.%7.4%6.%这与外遮阳效果最佳中置遮阳 次之的实际情况相符； ()遮阳在不同朝向时对建筑能耗的影响东南 西北向分别节能 10.8%11.7%17.6%6%西向遮 阳对制冷能耗的降低贡献最大应采用遮阳设施防止 西晒而北向几乎可以不考虑采用遮阳措施 (3)在百叶叶片太阳光反射率分别为0.8、0.5、0. 的情况下，节能率分别为11.8%、1.5%、1.6%，可以 看出反射率较小的材料能够阻挡更多的太阳辐射 (4)当百叶叶片角度逐渐增大透过叶片的太阳直 射辐射越大导致室内冷负荷增加节能效果降低详 见图 但是当叶片角度较小时室内自然采光会受 到影响当照度低于工作照度临界值时即需要开启 或增加照明亮度导致照明能耗的增加 根据模拟计算也可得出室内照度 如图3 所示 从左往右显示了室内从南到北的照度值变化情况 叶角度从15变到9时相应的照度发生了很大 的变化叶片角度为9时室内大部分区域都满足一 般办公室的照度要求但是当叶片角度为15时照度 最大值也低于限定值必须开启人工照明系统 因此 叶叶片的角度不是越小越好特别是当室内照明系 统为光感自动控制时需要同时考虑冷负荷和照明要 求来寻求遮阳控制的最优方式 另外 叶遮阳对于削减室内眩光有很大的效 当无遮阳时设定点的眩光值始终高于满足舒 适性要求而当安装叶遮阳后眩光值有了很明 显的改善 遮阳系数的实验验证目前业内常用的窗户及遮阳设施计算软件是
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