工作时间:9:00—18:00建筑节能65%中活动外遮阳的贡献率
2010-12-13
[关键词]外遮阳;夏热冬冷地区;建筑节能;节能率
作者：田慧峰 孙大明 周海珠
[摘要]针对夏热冬冷地区的气候和建筑特点，采用以DOE-2为计算核心的建筑遮阳设计分析软件(ShadePlus)，对不同城市的典型居住建筑和公共建筑进行外遮阳节能分析。分析结果表明：最佳的活动外遮阳控制策略，可以使居住建筑节能率达到65.07%～66.69%，其中活动外遮阳的贡献率为17.29%～22.68%;可以使公共建筑的节能率达到65.01%～65.04%，其中活动外遮阳的贡献率为17.54%～19.56%。在此基础上讨论适用于夏热冬冷地区的活动外遮阳设计方法及与外遮阳设计相关的采光、通风等问题。
1建筑节能的技术途径
建筑节能的技术途径[1]主要有：提高围护结构的保温隔热性能、提高系统效率和使用可再生能源。建筑外遮阳技术是适用于夏热冬冷地区的一项重要的建筑节能技术，得到众多专家学者的推崇，并在上海、南京、杭州等地区的实际工程中得到验证。例如，由上海建筑科学研究院设计的上海生态示范楼采用大量的外遮阳技术，仅此一项的节能率就达到20%以上[4];国内首例绿色建筑改造项目———上海张江集电港办公中心，采用活动外遮阳技术，总体节能率达到了65%以上;南京万科金色家园对采用百叶外遮阳和不采用外遮阳情况下的热舒适性、采光系数、耗电量等进行了测试，结果表明，西北向采用百叶遮阳有效地提高了室内的热舒适性，显著降低了空调能耗，达到了良好的节能效果。
本文以建筑节能65%为前提，针对夏热冬冷地区的气候和建筑特点，采用以DOE-2为计算核心的建筑遮阳设计分析软件（ShadePlus），对上海、南京、武汉、长沙和重庆地区的典型居住建筑和公共建筑进行建筑能耗模拟，并分析得出不同城市、不同建筑类型外遮阳的节能贡献率。
2分析模型及其构造
为较全面地分析夏热冬冷地区不同城市、不同建筑类型在节能65%标准下，活动外遮阳的贡献率，选择上海、南京、武汉、长沙和重庆五个代表性城市，并选定别墅、多层、高层住宅建筑以及办公、宾馆、商场建筑一栋，进行建筑全年能耗模拟，并对其总体节能率和遮阳节能贡献率进行分析。分析用建筑模型见图1。
图1所示模型尽量采用较小的窗墙比，外墙和面的热工参数满足表1要求。
表1分析用建筑模型的围护结构热工参数
围护结构 传热系数K[W/(m?K)] 遮阳系数S
屋面 ≤0.9-
外墙 ≤1.3-
分户墙或分户楼板 ≤2.0-
户门 ≤3.0-
外窗 2.6 0.83
注：外窗遮阳系数SC为窗户本身的遮阳系数，不包含外遮阳系数
3不同类型建筑节能65%中活动外遮阳的贡献率
本文采用智能水平百叶外遮阳，模拟不同城市、不同类型建筑中活动外遮阳的最大节能贡献率。所有外窗均布置外遮阳。其叶片控制规律为：在5～10月，根据太阳高度角自动调节叶片角度，可以遮挡全部太阳直射辐射;其余月份则通过自动调节叶片角度，让全部太阳直射辐射进入室内，以满足自然采光的要求。随着外遮阳智能控制技术的发展，建筑遮阳系统的智能化也得到了快速发展。建筑遮阳系统智能化是采用现代计算机集成技术实现对遮阳板角度调节或
遮阳帘升降电机控制系统的控制。分析结果见表2。
表2不同地区、不同类型建筑的活动外遮阳节能贡献率
城市 建筑类型 总节能率（%） 活动外遮阳贡献率（%）
上海 别墅 65.23 19.63
多层住宅 66.12 18.92
高层住宅 66.36 20.24
宾馆建筑 65.07 17.83
办公建筑 65.11 18.17
商场建筑 65.49 19.56
南京 别墅 65.34 19.12
多层住宅 65.23 18.21
高层住宅 66.28 18.89
宾馆建筑 65.09 17.75
办公建筑 65.13 17.54
商场建筑 65.22 18.25
武汉 别墅 65.29 18.56
多层住宅 65.14 17.72
高层住宅 65.25 17.29
宾馆建筑 65.46 18.46
办公建筑 65.54 17.52
商场建筑 65.10 17.67
长沙 别墅 65.07 19.95
多层住宅 65.16 19.68
高层住宅 66.19 20.15
宾馆建筑 65.11 19.85
办公建筑 65.36 18.87
商场建筑 65.10 18.62
重庆
别墅 65.69 21.67
多层住宅 65.36 22.68
高层住宅 66.18 22.15
宾馆建筑 65.01 19.12
办公建筑 65.05 18.56
商场建筑 65.13 18.23
表2所示分析结果表明：最佳的活动外遮阳控制策略，可以使居住建筑的节能率达到65.07%～66.69%，活动外遮阳的贡献率为17.29%～22.68%;可以使公共建筑的节能率达到65.01%～65.04%，活动外遮阳的贡献率为17.54%～19.56%。
4活动外遮阳的设计
建筑外遮阳设计由来已久，随着科学技术的发展，其设计方法也应有所改变。优秀的建筑外遮阳设计应综合考虑室内采光、通风、视线等因素，使外遮阳最大程度地发挥其对于室内环境的调节和控制作用充分利用积极因素创造更宜人的生活和工作环境。
建筑外遮阳对于天然采光有以下两方面影响：一方面，外遮阳措施会减低室内照度水平;另一方面，外遮阳可以阻挡直射阳光进入，或将其转化为比较柔和的漫射光，避免眩光直射工作面，从而满足人们对照明质量的要求，减少日间人工照明能耗。因此，如何趋利避害是外遮阳设计需要考虑的重要问题。在这一点上，活动外遮阳的可调节控制具有良好的表现。通常外遮阳对自然通风有一定的阻挡作用，如果设置不当，会使室内风速减弱22%～47%[6]。而设计优良的外遮阳会对建筑通风起到一定的引导作用。
以往的外遮阳设计缺乏科学依据，基本上只考虑朝向及其立面效果。以DOE-2为计算核心的建筑遮阳设计分析软件（ShadePlus）的出现，使外遮阳设计即节能又美观。在外遮阳设计中，清晰的设计流程必不可少，ShsdePlus软件所采用的设计流程如图2所示。
5结论
（1）我国建筑节能65%标准的实施已具备初步的政策支持和技术保障。
（2）对于夏热冬冷地区，最佳的活动外遮阳控制策略，可以使居住建筑的节能率达到65.07%～66.69%，其中活动外遮阳的贡献率为17.29%～22.68%;可以使公共建筑节能率达到65.01%～65.04%，其中活动外遮阳的贡献率为17.54%～19.56%。
作者：田慧峰 孙大明 周海珠
[摘要]针对夏热冬冷地区的气候和建筑特点，采用以DOE-2为计算核心的建筑遮阳设计分析软件(ShadePlus)，对不同城市的典型居住建筑和公共建筑进行外遮阳节能分析。分析结果表明：最佳的活动外遮阳控制策略，可以使居住建筑节能率达到65.07%～66.69%，其中活动外遮阳的贡献率为17.29%～22.68%;可以使公共建筑的节能率达到65.01%～65.04%，其中活动外遮阳的贡献率为17.54%～19.56%。在此基础上讨论适用于夏热冬冷地区的活动外遮阳设计方法及与外遮阳设计相关的采光、通风等问题。
1建筑节能的技术途径
建筑节能的技术途径[1]主要有：提高围护结构的保温隔热性能、提高系统效率和使用可再生能源。建筑外遮阳技术是适用于夏热冬冷地区的一项重要的建筑节能技术，得到众多专家学者的推崇，并在上海、南京、杭州等地区的实际工程中得到验证。例如，由上海建筑科学研究院设计的上海生态示范楼采用大量的外遮阳技术，仅此一项的节能率就达到20%以上[4];国内首例绿色建筑改造项目———上海张江集电港办公中心，采用活动外遮阳技术，总体节能率达到了65%以上;南京万科金色家园对采用百叶外遮阳和不采用外遮阳情况下的热舒适性、采光系数、耗电量等进行了测试，结果表明，西北向采用百叶遮阳有效地提高了室内的热舒适性，显著降低了空调能耗，达到了良好的节能效果。
本文以建筑节能65%为前提，针对夏热冬冷地区的气候和建筑特点，采用以DOE-2为计算核心的建筑遮阳设计分析软件（ShadePlus），对上海、南京、武汉、长沙和重庆地区的典型居住建筑和公共建筑进行建筑能耗模拟，并分析得出不同城市、不同建筑类型外遮阳的节能贡献率。
2分析模型及其构造
为较全面地分析夏热冬冷地区不同城市、不同建筑类型在节能65%标准下，活动外遮阳的贡献率，选择上海、南京、武汉、长沙和重庆五个代表性城市，并选定别墅、多层、高层住宅建筑以及办公、宾馆、商场建筑一栋，进行建筑全年能耗模拟，并对其总体节能率和遮阳节能贡献率进行分析。分析用建筑模型见图1。
图1所示模型尽量采用较小的窗墙比，外墙和面的热工参数满足表1要求。
表1分析用建筑模型的围护结构热工参数
围护结构 传热系数K[W/(m?K)] 遮阳系数S
屋面 ≤0.9-
外墙 ≤1.3-
分户墙或分户楼板 ≤2.0-
户门 ≤3.0-
外窗 2.6 0.83
注：外窗遮阳系数SC为窗户本身的遮阳系数，不包含外遮阳系数
3不同类型建筑节能65%中活动外遮阳的贡献率本文采用智能水平百叶外遮阳，模拟不同城市、不同类型建筑中活动外遮阳的最大节能贡献率。所有外窗均布置外遮阳。其叶片控制规律为：在5～10月，根据太阳高度角自动调节叶片角度，可以遮挡全部太阳直射辐射;其余月份则通过自动调节叶片角度，让全部太阳直射辐射进入室内，以满足自然采光的要求。随着外遮阳智能控制技术的发展，建筑遮阳系统的智能化也得到了快速发展。建筑遮阳系统智能化是采用现代计算机集成技术实现对遮阳板角度调节或
遮阳帘升降电机控制系统的控制。分析结果见表2。
表2不同地区、不同类型建筑的活动外遮阳节能贡献率
城市 建筑类型 总节能率（%） 活动外遮阳贡献率（%）
上海 别墅 65.23 19.63
多层住宅 66.12 18.92
高层住宅 66.36 20.24
宾馆建筑 65.07 17.83
办公建筑 65.11 18.17
商场建筑 65.49 19.56
南京 别墅 65.34 19.12
多层住宅 65.23 18.21
高层住宅 66.28 18.89
宾馆建筑 65.09 17.75
办公建筑 65.13 17.54
商场建筑 65.22 18.25
武汉 别墅 65.29 18.56
多层住宅 65.14 17.72
高层住宅 65.25 17.29
宾馆建筑 65.46 18.46
办公建筑 65.54 17.52
商场建筑 65.10 17.67
长沙 别墅 65.07 19.95
多层住宅 65.16 19.68
高层住宅 66.19 20.15
宾馆建筑 65.11 19.85
办公建筑 65.36 18.87
商场建筑 65.10 18.62
重庆
别墅 65.69 21.67
多层住宅 65.36 22.68
高层住宅 66.18 22.15
宾馆建筑 65.01 19.12
办公建筑 65.05 18.56
商场建筑 65.13 18.23
表2所示分析结果表明：最佳的活动外遮阳控制策略，可以使居住建筑的节能率达到65.07%～66.69%，活动外遮阳的贡献率为17.29%～22.68%;可以使公共建筑的节能率达到65.01%～65.04%，活动外遮阳的贡献率为17.54%～19.56%。
4活动外遮阳的设计
建筑外遮阳设计由来已久，随着科学技术的发展，其设计方法也应有所改变。优秀的建筑外遮阳设计应综合考虑室内采光、通风、视线等因素，使外遮阳最大程度地发挥其对于室内环境的调节和控制作用充分利用积极因素创造更宜人的生活和工作环境。
建筑外遮阳对于天然采光有以下两方面影响：一方面，外遮阳措施会减低室内照度水平;另一方面，外遮阳可以阻挡直射阳光进入，或将其转化为比较柔和的漫射光，避免眩光直射工作面，从而满足人们对照明质量的要求，减少日间人工照明能耗。因此，如何趋利避害是外遮阳设计需要考虑的重要问题。在这一点上，活动外遮阳的可调节控制具有良好的表现。通常外遮阳对自然通风有一定的阻挡作用，如果设置不当，会使室内风速减弱22%～47%[6]。而设计优良的外遮阳会对建筑通风起到一定的引导作用。
以往的外遮阳设计缺乏科学依据，基本上只考虑朝向及其立面效果。以DOE-2为计算核心的建筑遮阳设计分析软件（ShadePlus）的出现，使外遮阳设计即节能又美观。在外遮阳设计中，清晰的设计流程必不可少，ShsdePlus软件所采用的设计流程如图2所示。
5结论
（1）我国建筑节能65%标准的实施已具备初步的政策支持和技术保障。
（2）对于夏热冬冷地区，最佳的活动外遮阳控制策略，可以使居住建筑的节能率达到65.07%～66.69%，其中活动外遮阳的贡献率为17.29%～22.68%;可以使公共建筑节能率达到65.01%～65.04%，其中活动外遮阳的贡献率为17.54%～19.56%。