2024年4月28日发(作者：七彩虹gt730显卡怎么样)

第２５卷增刊　

制冷与空调　

Ｖｏ１．２５　Ｓｕｐ．　

２０１１年１０月　

Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ａｉｒ　Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ　

０ｃｔ．２０ｌ１．０９８～１０１　

文章编号：１６７１．６６１２（２０１　１）增刊．０９８．０４　

水平百叶外遮阳特性研究　

程浩　刘晓杰　

（１．重庆大学城市建设与环境工程学院重庆４０００４５；　

２．大连市建筑设计研究院有限公司　大连１１６０２１）　

【摘要】　

以深圳地区建筑的水平百叶外遮阳为研究对象，通过Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ软件对水平百叶外遮阳对全年太　

阳辐射得热的影响及水平百叶外遮阳系数的计算进行了分析研究。研究结果得出了水平百叶外遮　

阳不同板片倾角、不同朝向下的直射、散射、辐射特性的全年辐射得热量变化曲线；水平百叶外　

遮阳系数随遮阳特征尺寸的变化规律以及百叶遮阳的外遮阳系数简化计算公式；并对固定式水平　

百叶遮阳不同朝向的板片角度进行了优化设置，得到了活动百叶遮阳角度的调节方案。　

【关键词】　百叶外遮阳；遮阳系数；太阳辐射得热：Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ　

中图分类号　ＴＵ２０１．５　文献标识码Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　Ｌｏｕｖｅｒ　Ｓｈａｄｉｎｇ　

Ｃｈｅｎｇ　Ｈａｏ　Ｌｉｕ　Ｘｉａｏｊｉｅ　

（１．Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆＵｒｂａｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，４０００４５；　

２．Ｄａｌｉａｎ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｄａｌｉａｎ，１　１　６０２　１）　

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｌｏｕｖｅｒ　ｓｈａｄｉｎｇ　ｔｏ　ｓｏｌａｒ　ｈｅａｔ　ｇａｉｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｏｆ　ｓｈａｄｉｎｇ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｉｎ　

Ｓｈｅｎｚｈｅｎ　ｗｅｒｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ　ｗｉｈｔ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ　ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｒｅ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：ｔｈｅ　ｃｕｒｖｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ａｎｎｕａｌ　ｓｏｌａｒ　

ｈｅａｔ　ｇａｉｎ　ａｎｄ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｌｏｕｖｅｒ　ｓｈａｄｉｎｇ　ｉｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｓｌａｔ　ａｎｇｌｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｌａｗ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｓｈａｄｉｎｇ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　

ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｌｏｕｖｅｒ　ｓｈａｄｉｎｇ，ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｏｆ　ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ　ｌｏｕｖｅｒ　ｓｈａｄｉｎｇ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ　ｓｅｔｔｉｎｇ　

ｎａｄ　ａｄｊｕｓｔｍｅｎｔ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｏｆ　ｓｌａｔ　ａｎｇｌｅ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．　

［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｌｏｕｖｅｒ　ｓｈａｄｉｎｇ；ｓｈａｄｉｎｇ　ｃｏｅｆｉｆｃｉｅｎｔ；ｓｏｌｒａ　ｈｅａｔ　ｇａｉｎ；Ｅｎｅｒｙｇ　Ｐｌｕｓ　

０　引言　

遮阳可以水平安放，亦可以垂直安放【３Ｊ。本论文针　

建筑遮阳作为一项节能效果显著的可持续技　

对深圳地区的气候特点，利用Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ软件模　

术，一直是国内外建筑科学领域研究的热点之一。　拟计算了深圳地区水平百叶外遮阳对全年太阳辐　

我国炎热地区的夏季，水平太阳辐射照度可高达　

射得热的影响及不同百叶倾角的全年辐射得热特　

１０００Ｗ／ｍｚＩ”。在夏季，建筑通过外遮阳技术可减少　

性；论文还探讨了不同朝向的百叶遮阳角度优化设　

进入室内的太阳辐射得热ｌ２Ｊ，进而降低建筑空调能　

置及角度调节策略。　

耗；在冬季，建筑又需增加进入室内的太阳辐射得　

热，以改善室内热环境。这两者之间的矛盾导致有　

１　百叶遮阳的理论模型及模型建立　

必要研究最优的建筑遮阳方案，同时满足冬季和夏　

１．１百叶遮阳的理论模型　

季的要求。　国内外很早就开始进行百叶遮阳特性的研究，　

根据控制方式的不同，百叶外遮阳有固定式、　

提出了集中百叶遮阳的计算模型理论，目前百叶遮　

手动式和自动控制式；根据安装方式不同，百叶外　阳特性计算的数学模型主要有三种模型理论：　

作者简介：程浩（１９８７一），男，在读硕士研究生。　

收稿日期：２０１１．０８．２３　

第２５卷增刊　程浩，等：水平百叶外遮阳特性研究　・９９・　

（１）基于分析方法的遮阳系统计算模型Ｌ４　Ｊ　

德国的ＥＰｆｒｏｍｍｅｒ在Ｐａｒｍｅｌｅｅ和Ａｕｂｅｌｅｅ的　

数学模型的基础上，提出了基于分析算法的百叶遮　

阳形式和玻璃系统遮阳计算的数学模型并开发了　

计算程序ＧＬＳＩＭ．ＢＬＩＮＤ，与Ｐａｒｍｅｌｅｅ和Ａｕｂｅｌｅｅ　

不同的是，Ｐｆｒｏｍｍｅｒ的计算模型将百叶板片视为　

既非纯镜面反射又非纯漫反射的表面，通过百叶遮　

阳进入建筑窗口的太阳辐射得热可分为四部分进　

行计算一直射辐射直接透过得热、散射辐射直接透　

过得热、由百叶反射形成的直射辐射反射得热和散　

射反射得热。对于这四部分得热的计算，采用对单　

条射线进行相应的角度范围内积分的方法，计算各　

部分的辐射得热。　

（２）基于数值理论的数学模型Ｉ６ｌ　

世界标准化组织提出了基于数值方法的计算标　

准Ｉｓｏｌ５０９９，由于该方法的数学模型比较复杂，欧　

洲标准化组织将该方法进行了简化，最终公布了一　

个新的标准一ＥＮ１３３６３，该标准中将百叶遮阳同样简　

化为一维线段（背面、正面均作为～个整体），与　

ＩＳＯ１５０９９不同的是该标准中没有考虑百叶遮阳不　

同位置接受的辐射强度的差异性，没有对百叶进行　

划分，将百叶板片视为正反两个面的整体进行计算。　

（３）基于光线追踪方法的计算模型７Ｊ　

德国的Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ实验室根据光线追踪的理　

论使用光学模拟程序Ｏｐｔｉｃａｄ计算分析了百叶遮阳　

装置辐射得热的特性。数值计算方法对于镜面反射　

性较强的板片在计算时将产生较为明显的偏差，而　

光线追踪理论则可以得出较为精确的结果。　

１．２百叶遮阳模型的建立　

国内外研究人员根据以上数学模型开发了一　

系列的门窗遮阳计算软件，以便于设计时改善和调　

节室内得热。相关的软件有：ＧＬｓＩＭ．ＢＬＩＮＤ、ＷＩＳ　

（Ｗｉｎｄｏｗ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）、Ｖｉｓｕａｌ　Ｓｈａｄｅ遮阳　

计算软件、Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ。Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ是由美国劳伦　

斯伯克利实验室开发的能耗模拟软件，用于建筑能　

耗逐时模拟，采用集成同步的负荷／系统／设备模拟　

方法。Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ中详细的日光计算模块能够计算　

内部的日光照度、窗户透过的眩光、眩光控制和灯　

具照明控制；并且Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ具有完备的数据输　

出功能，能够逐时输出各个窗户系统的总辐射透过　

量、直射阳光透过量、散射阳光透过量、窗户的太　

阳辐射吸收量及外遮阳百叶的直射一直射透射率、　

散射一散射透射率、直射一散射投射率　Ｊ，因此本文　

采用Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ进行模拟研究。　

在进行百叶遮阳计算时，首先需要设置统一的　

计算条件。首先建立一个长、宽、高均为４ｍ的方　

形房间，在墙面设置宽２ｍ、高２ｍ的方形窗户（图　

１）。窗户所用玻璃采用Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ建筑材料数据　

库中的３ｍｍ透明玻璃，与此同时对窗户遮阳条件　

进行了设置。　

图１百叶遮阳计算模型　

２固定百叶遮阳特性研究　

２．１　百叶遮阳倾斜角度的影响　

固定百叶遮阳需在隔热和采光功能上达到一　

个较好的平衡，由于采光与遮阳的互相影响，需要　

研究百叶遮阳在不同角度下的透光特性，以确定出　

最优的百叶设置条件。为得到固定百叶水平遮阳不　

同朝向的最佳板片倾角，需得出不同板片倾角下遮　

阳百叶的辐射透过特性，以ｌ５。为计算间隔，以宽　

度和间距比为１：１的百叶为参照对象，绘制了板片　

宽度与问距比为１：１时，水平遮阳不同板片倾角下　

的直射、散射辐射特性的全年辐射得热量变化曲　

线，以东向为例见图２。　

东向　

６ｆ，ｆＴｆＨ们　

一直射透过　

十散射透过　

一总辐射透过　

一

外墙面辐射　

—一外墙直射　

一外墙散射　

０　３０　６０　９０　１２０　１５０　１８０　

板片倾角　

图２东向特征尺寸为１的水平百叶不同倾角全年辐射得热量　

从图２中可以看出，透过窗户的直射辐射透过　

量先随板片角度的增大而增大，达到一个最大值后　

・１０Ｏ・　制冷与空调　

１　Ｏ　Ｏ　Ｏ　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　

∞　∞　∞　们　∞

随百叶旋转角度的增大而减小，散射辐射的透过量　

也呈相同的变化趋势，但并不是同时达到最大。对　

于东向倾斜角大于６０。时，随倾角的增大，直射辐射　

透过量明显增加，倾角达到１２０。～１３５ｏ时，透过的　

直射和散射均达到最大，当倾斜角小于６０ｏ时，百叶　

直射透过量随角度增大呈增大趋势，但变化较小，　

散射辐射透过量逐渐增大，因此，对于东向来说，　

倾角在４５。～６０。时，百叶能在较大程度的降低透过　

外窗的直射辐射的情况下减小对散射辐射的遮挡。　

同理，对于南向、西向、北向，可分别确定相　

应的最有利倾角为：７５。～９０ｏ、４５ｏ～６Ｏ。、１０５ｏ～　

１２０。。根据以上推出的各方位的角度范围，在进行　

遮阳系数计算时，设定固定百叶遮阳的最佳倾角依　

次为：东向６０。、南向９０。、西向６０。、北向１２０。。　

２．２百叶遮阳系数的计算　

根据上述设定确定百叶遮阳计算条件，采用　

Ｅｎｅｒｇｙ　Ｐｌｕｓ软件分别模拟计算上述模型在深圳地　

区南北向和东西向布置的冬夏季辐射得热；分别在　

各朝向设定水平百叶遮阳，模拟得到有遮阳百叶窗　

户的直射和散射辐射得热总量。对Ｅｎｅｒｙｇ　Ｐｌｕｓ计算　

结果的分析和整理，可得到各朝向水平外遮阳构造　

尺寸ＰＦ（遮阳板宽度与间距比）对外窗全年辐射得　

热的影响，进而计算得到东、南、西、北四个朝向　

水平百叶遮阳特征尺寸ＰＦ和遮阳系数ＳＣ之间的关　

系，以夏季为例，如图３所示。　

０　０．１　０．２　０．３　０．４　０．５　０．６　０．７　０．８　０．９　ｌ　１．１　１．２　

◇东向口南向△西向×北向　

图３夏季水平百叶遮阳Ｓｃ随ＰＦ变化曲线及公式　

从图中可以看出对于东、南、西、北四个朝向　

的ＳＣ和ＰＦ与水平遮阳板变化趋势相近，成二次　

函数关系，可用以下二次多项式表示ＳＣ和ＰＦ之　

间的关系：　

ＳＣ＝日×Ｐ　＋６×　ＦＨ　（１）　

式中，ａ、ｂ为需要拟合的系数；ＰＦ为遮阳板　

宽度与间距比。　

根据最４＇－乘法，拟合出上述多项式中的ａ、　

ｂ，从而得到四个朝向的ＳＣ与ＰＦ拟合公式，经整　

理见表１和表２。　

表１水平固定百叶遮阳夏季特征尺寸与遮阳系数ＳＣ的关系　

表２水平固定百叶遮阳冬季特征尺寸与遮阳系数ＳＣ的关系　

瓣捌霉｝操骣　

０　０　０　０　Ｏ　Ｏ　Ｏ　Ｏ　６　５　４　３　２　１　Ｏ　¨　叭　

３活动百叶遮阳角度调节方案　

３．１　百叶角度活动范围的确定　

０　１５　３０　４５　６０　７５　９０　１０５　１２０　１３５　１５０　１６５　１８０　

板片倾角　

＋直射透射率　十散射透射率十总辐射透射率　

图４东向水平百叶遮阳辐射透射率　

根据活动百叶遮阳板的遮阳特性，确定深圳地　

区遮阳的优化方案，根据上文对不同百叶角度辐射　

透射量的统计分析，列出东向水平百叶在不同板片　

倾角下的辐射透射率见图４。　

经过对不同百叶角度的辐射透过量进行统计，以　

东向为例，根据上图可以得出：东向水平遮阳的总辐　

射、直射辐射、散射辐射透射率最大可达５８％、４５％、　

４９％，当百叶角度达到１２０。时，散射辐射透射率达到　

最大，达到４５％，在１２０。～１４５。范围内，散射辐射　

透过率基本不变；当百叶板片达到４５。时，散射透射　

率达到２４％，如果继续减小百叶的开度，散射辐射　

透过率将低于２０％。所以综合考虑不同季节对太阳　

辐射的不同需求，并防止过多的遮挡散射辐射，以减　

少对采光和视线的影响，东、南、西向百叶的角度活　

第２５卷增刊　程浩，等：水平百叶外遮阳特性研究　

动范围设定为４５。～１２Ｏｏ，由于北向很少有直射辐射，　

且有直射辐射时由于太阳高度角较大，较容易遮挡，　

所以北向设置的角度范围为１０５。～９０。。　

３．２百叶角度调节方案的确定　

针对深圳地区气候条件，确定遮阳板角度调节　

按照以下原则设置ｌ　９】：冬季，尽可能多的使直射辐　

射透过，同时保证散射辐射尽可能多的透过，以充　

分利用被动式的太阳能取暖；夏季，尽可能多的遮　

挡直射辐射，同时尽量减少对散射辐射的遮挡，以　

减少对室内自然采光的影响。根据以上原则，确定　

百叶遮阳的计算角度，为使上述原则得到保证，对　

于水平百叶遮阳设置以下条件：　

（１）对于东、西向，在冬季，为确保百叶尽　

可能少的遮挡散射辐射，百叶最大倾角为１２０。，最　

小倾角为９０。，确定９０。为默认角度，有直射辐射　

时，在百叶角度不超过最大、最小角度限制的前提　

下时，百叶角度与直射辐射平行，确保尽可能多的　

直射辐射透过外窗进入室内，直射角度超过百叶最　

大角时，为防止过多的遮挡散射辐射，角度设定为　

１２０。，当墙面无直射辐射时，百叶角度保持在９０。，　

保证尽可能多的散射辐射透过；夏季，百叶角度区　

间设为【４５，９０］，默认角度确定为９０。，为确保百叶　

尽可能的少的遮挡散射辐射，并尽可能的遮挡直射　

辐射，百叶板片最大角度确定为９０。，最小角度确　

定为４５。，有太阳直射辐射条件下，在上述角度区　

间内，叶片角度在遮挡直射辐射的条件下，角度尽　

可能大，无直射辐射条件下，保持默认的９０。的叶　

片开度，以减少对室内采光及视线的影响，当太阳　

高度角较小，百叶最小角度无法完全遮挡直射辐射　

时，百叶角度保持在设定角度范围的最小值，允许　

少量的直射辐射透过外窗。　

（２）对于南向，在冬季，角度调节区间设为　

【９０，１２０】，默认角度为９０。；夏季遮阳角度范围设置　

为［６０，９０１，默认角度设置为９０。，在此区间内，通过　

调节百叶角度，使尽可能少的直射辐射透过外窗，外　

墙无直射辐射时，保持百叶倾角处于默认角度９Ｏ。。　

（３）对于北向，冬季计算期内无直射，角度　

固定在１０５。，可使较强的天空散射辐射透过，夏季　

减少对采光及视线的遮挡，百叶倾角确定为９０。。　

４结论　

（１）水平百叶外遮阳对全年太阳辐射得热影　

响显著，遮阳构件设计应在降低负荷与自然采光和　

降低眩光方面达到合理的平衡点，对于常用的宽度　

间距比接近１的固定百叶遮阳，深圳地区水平式百　

叶遮阳东、西、南、北各朝向的板片倾角宜设置为　

６０。、６０。、９０。、１２０。。　

（２）百叶遮阳不同朝向的遮阳系数ＳＣ和百　

叶遮阳特征尺寸　成二次函数关系，可用　

ＳＣ＝ａ￣ＰＦｚ＋６×Ｐ　１表示（口、ｂ为需要拟合的系数；　

为遮阳板宽度与间距比），根据最小二乘法，拟　

合出上述多项式中的ａ、ｂ，进而得到水平固定百　

叶遮阳特征尺寸ＰＦ与遮阳系数ＳＣ的关系。　

（３）针对深圳地区宽度间距比接近１的活动　

百叶遮阳，提出了冬、夏季的遮阳板片的角度调节　

方案，水平遮阳的东西向板片角度调节范围宜设置　

在４５ｏ～１２０。范围内，南向宜设置在６Ｏ。～１２０。范围　

内，北向可不采用活动百叶遮阳。　

参考文献：　

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ＤｅＳＴ一建筑热过程中的太阳辐射相关模型［Ｊ］．暖通空　

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［２】胡伟，杨培志．夏热冬冷地区建筑节能门窗技术分析【Ｊ】．　

制冷与空调，２０１０，（３）：３５～３９．　

【３】汤民．百叶外遮阳对建筑自然通风影响的研究【Ｄ】．上海：　

同济大学，２００７．　

［４］夏麟，李峥嵘．遮阳技术的应用与研究［Ｊ］．上海节能，２００５，　

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ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｓｉｍｕｌ￣ｉｏｎ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　

Ｅｎｅｒｇｙ，１９９６，５７（２）：７７—９１．　

［６】ＩＳＯ／ＦＤＩＳ　１　５０９９．Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　Ｗｉｎｄｏｗｓ，　

Ｄｏｏｒｓ　ａｎｄ　Ｓｈａｄｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅｓ—Ｄｅｔａｉｌｅｄ　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓ［Ｓ］．　

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【７］￣ｌｍａｒｍ　Ｅ　Ｋｕｈｎ，Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ　Ｂｕｈｌｅｒ，Ｗｅｍｅｒ　Ｊ　Ｐｌａｔｚｅｒ．　

Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｖｅｒｈｅａｔｉｎｇ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｓｕｎ　ｓｈａｄｉｎｇ　

ｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．Ｓｏｌａｒ　Ｅｎｅｒｙｇ，２００１．６９（１—６）：５９—７４．　

［８】Ｌａｗｒｅｎｃｅ　Ｂｅｒｋｅｌｙ　Ｎ￣ｉｏｎａｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　

Ｉｌｌｉｎｏｉｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙｔ　ｏｆ　Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ．Ｅｎｅｒｇｙｐｌｕｓ２．０．０　Ｍａｎｕａ　

［ＣＰ／ＯＬ］．Ｃａｌｉｆｏｍｉａ：ＬＢＮＬ　ｉｎ　Ｂｅｒｋｅｌｅｙ，２００７：１　６６—１　９４．　

［９】杨柳．建筑气候与设计策略研究【Ｄ】．西安：西安建筑科技　

大学．２００３．