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【摘要】本文对外遮阳技术在节能建筑中的应用进行了仔细研究，主要分析外遮阳措施在建筑物能耗方面的作用和影响。文章阐述了三种常用的外窗遮阳技术，包括内遮阳、本体遮阳和外遮阳，并对其热工性能指标进行了详细解释，在此基础上，以上海地区的典型建筑为例子，借助DeST（建筑能耗模拟软件），模拟分析外遮阳技术的节能效果。
【关键词】节能建筑，外窗遮阳技术，外遮阳，遮阳系数
中图分类号： TU201.5 文献标识码： A 文章编号：
一.前言
我国拥有非常宽广的地域面积，地区的气候类型也非常多，在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区，为了向居民提供更好的热舒适性和光舒适性，节能建筑应当秉持这样一个设计理念：做到在夏天能减少太阳辐射热进入室内，在冬天能减少室内的热量损失。针对此类问题，常见而有效的建筑节能设计为外窗遮阳。此装置能够有效提高居住环境的舒适度。真正的外遮阳装置应当同时实现三个条件，包括遮阳隔热、透光透景、通风透气。
二. 外窗设计在建筑能耗方面的功效
建筑围护结构中，与墙体和屋面相比，外窗因其薄壁轻质，在保温隔热方面表现最差，成为建筑能耗损失的最薄弱环节。再有，窗户缝隙会导致空气渗透，玻璃也会有太阳辐射传热，降低室内热环境舒适性，增加采暖空调的负荷和能耗。同时，不同区域，因外窗所在的区域环境条件不同，使得各区域的外窗的能耗水平不同，各区域对窗户的设计要求也随之变化。北方地区，强调外窗在冬天的保温和得热性能；而南方地区关注外窗在夏天的隔热和通风能力。
上海地区冬天寒冷，夏天湿热，这决定了住宅建筑节能需要同时兼顾冬和夏两个要求，外窗在此间作用极大。这里拿上海地区的一典型多层节能住宅为例，使用《民用建筑热工设计规范)(GB501 76—93)中的建筑能耗静态计算方法，计算分析窗户在整个采暖空调能耗中的百分比，如图1、图2所示。其中窗户(温差)仅代表室内外温差造成的能耗，这个计算方法里，理想化忽略窗户的能耗中部分空气渗透和太阳辐射的能耗。
由图可知，外窗的热损失比其他建筑构件都多，而且，随季节的不同，外窗在整个建筑能耗中的百分比发生变化。而这个差异主要源于外窗在不同季节的传热方式，在冬季温差传热和空气渗透为主，在夏季太阳辐射得热为主。外窗的热损失最多，换言之，其节能潜力最大。
三.窗户遮阳的常见措施及各种遮阳技术
窗户遮阳的常见措施体现在以下几种形式：内遮阳、玻璃及透明材料的本体遮阳和外遮阳等。建筑设计学里，主要使用遮阳系数来计算窗户遮阳效果，在窗户采光设计中，则使用窗户玻璃的可见光透过率。
遮阳技术相关的几个基本概念
内遮阳。内遮阳装置包括各种内设窗帘，安装简单，但不能阻止热量进入室内，所以隔热不好。可以使用各种热反射膜窗帘，提高隔热效果。
本体遮阳。主要利用玻璃着色涂膜或贴膜来改变材料的遮阳系数，实现不同的遮阳目的。
外遮阳。外遮阳装置包括各种窗外遮挡物。
遮阳系数。指窗户的太阳辐射得热量和玻璃窗在透明、无遮蔽及其他环境条件相同时的太阳辐射得热量之比率，是表现窗户系统控制太阳能的指标。公式表示则是：Sc=g／G
其中sc为试件的遮阳系数，g为试件的太阳能总透射比 ％ ，G为3mm厚普通透明白玻的太阳能总透射比，理论值取88.9％。
可见光透过率。是指馓玻璃表面反射的可见光量和射在玻璃表面上的可见光总量的比率。
太阳能透过率。是指在太阳光波长的全部范围内，透过玻璃的太阳能量与射在玻璃表面上的总太阳能的比率。
太阳能反射率。是指在太阳光波长全部范围内，被玻璃表面向室外反射的太阳能和射在玻璃表面上的总太阳能的比率。
太阳能吸收率。是指在太阳光波长全部范围内，被玻璃吸收的太阳能和射在玻璃表面上的总太阳能的比率。
紫外线透射率。是指透过玻璃的太阳紫外线和射在玻璃系统上总太阳紫外线的比率。需要注意的是，紫外线为太阳光中引起纺织物及家具褪色和变质的主要来源。
综合遮阳系数。这个系数把窗框、各种遮阳装置的这样效果都放入计算之中。
内遮阳
从上述概念可知，要想实现节能、改善室内热舒适性，需要通过降低玻璃和窗户的遮阳系数，来减少从窗户入室内的太阳辐射得热。所有遮阳措施中，窗内遮阳操作最简单，完全避免了室外活动式遮阳装备在安装和维修方面的困难。可使用室内悬挂浅色窗帘，研究发现，它可阻挡大约2/5的太阳辐射热。
外遮阳
外遮阳装置，能直接阻挡太阳光，唯有透过的阳光能接触窗玻璃外表面，并有部分可能形成室内的冷负荷。内遮阳虽能反射掉部分阳光，但吸收和透过的部分都形成了冷负荷，对得热的峰值略有延迟和衰减而已。但外遮阳的使用不方便同时也受建筑立面的影响。
上海地区的建筑节能需包括夏季空调和冬季采暖两方面，应优先使用活动式的外遮阳装置，因为常见的固定式外遮阳设施虽然在夏天能降低窗户的太阳得热量从而减少空调能耗，但在冬天也降低了进入房间的太阳辐射热，这就增加了采暖能耗。
外遮阳的分类，按构成，分为水平式、垂直式、综合式和挡板式四种类型，按材料，则有两类：透光和不透光。外遮阳形式需要随外窗朝向的不同而有所差异。南向外窗日照时间比较多，对遮阳的时间要求就比较多，使用永久性的固定遮阳板比较合适。而其他朝向的外窗，尤其是东向外窗和西向外窗，则可以使用活动式的遮阳板，方便根据阳光照射的情况对遮阳进行调节。
本体遮阳
外窗遮阳技术，大部分直接通过窗户的本体遮阳效果来实现遮阳目的。可以使用热反射镀膜玻璃、吸热玻璃、低辐射玻璃(Low—E)、Solar—E玻璃所组成的中空玻璃。常见的几种玻璃的主要热工性能，如下表所示。
四.实例模拟分析外遮阳技术的节能效果
这里，以上海地区的典型多层节能住宅为例，使用建筑能耗模拟分析软件DeST进行分析和计算，可以从计算结果中发现，不同类型的外窗产生不同的节能效果。这里以普通中空窗和低透型PET—Low —E中空窗为例，如果把前者换成后者，由于低透型低辐射玻璃(Low—E)中空窗的遮阳系数很低，将在一定程度上导致冬季采暖能耗的增加，但是它在夏天的节能效果就非常明显了，可以达到百分之24．67，因此，从整体上来研究，与普通窗相比，综合分析PET—Low —E窗全年能够节约百分之7．44的耗电量，一般的在线低辐射玻璃(LOW—E)中空窗则能节约百分之5．25的耗电量。
在建筑设计时，还可以利用加宽挑檐、外走廊、凹凸阳台等的自身这样特点，实现最好的遮阳效果，最大限度地减少整个建筑楼的能耗。底层建筑的话，可加强绿化水平，实现有效而经济的遮阳。
五.结语
建筑遮阳在节能建筑中的应用有着非常积极的意义和作用，但落实到具体的实际工作中，却出现了很多问题，成为建筑节能中的一个薄弱环节。太多的遮阳问题仅仅停留在设计院的图纸上，没有落实到工程的实践中。外窗作为建筑物冷 熱量损失的最薄弱环节，其设计的好坏大大影响整个建筑物的全年采暖空调能耗和室内居住热舒适性，是节能建筑设计中非常重要的一个环节，尤其在住宅建筑节能的推进中，建筑设计者应当对外窗遮阳技术给予充分的重视，在不同地区的建筑设计中应当根据地区环境的不同，使用不同的节能窗技术。
参考文献：
[1]和茜; 徐浩遮阳技术在节能建筑中的应用中国住宅设施2012-01-01期刊
[2]宋庆龙; 郑洁太阳能技术在节能建筑中的应用研究第8届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集2012-03-29国际会议
[3]黄光德夏热冬冷地区居住建筑能耗分析重庆大学2006-11-01硕士
[4]李国志基于技术进步的中国低碳经济研究南京航空航天大学2011-08-01博士
[5]舒畅重庆地区点式高层住宅遮阳和通风系统设计策略研究重庆大学2009-10-01硕士
[6]卜震; 陆善后; 范宏武窗户遮阳技术在节能住宅中的应用研究上海建设科技2005-06-21期刊
【关键词】节能建筑，外窗遮阳技术，外遮阳，遮阳系数
中图分类号： TU201.5 文献标识码： A 文章编号：
一.前言
我国拥有非常宽广的地域面积，地区的气候类型也非常多，在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区，为了向居民提供更好的热舒适性和光舒适性，节能建筑应当秉持这样一个设计理念：做到在夏天能减少太阳辐射热进入室内，在冬天能减少室内的热量损失。针对此类问题，常见而有效的建筑节能设计为外窗遮阳。此装置能够有效提高居住环境的舒适度。真正的外遮阳装置应当同时实现三个条件，包括遮阳隔热、透光透景、通风透气。
二. 外窗设计在建筑能耗方面的功效
建筑围护结构中，与墙体和屋面相比，外窗因其薄壁轻质，在保温隔热方面表现最差，成为建筑能耗损失的最薄弱环节。再有，窗户缝隙会导致空气渗透，玻璃也会有太阳辐射传热，降低室内热环境舒适性，增加采暖空调的负荷和能耗。同时，不同区域，因外窗所在的区域环境条件不同，使得各区域的外窗的能耗水平不同，各区域对窗户的设计要求也随之变化。北方地区，强调外窗在冬天的保温和得热性能；而南方地区关注外窗在夏天的隔热和通风能力。
上海地区冬天寒冷，夏天湿热，这决定了住宅建筑节能需要同时兼顾冬和夏两个要求，外窗在此间作用极大。这里拿上海地区的一典型多层节能住宅为例，使用《民用建筑热工设计规范)(GB501 76—93)中的建筑能耗静态计算方法，计算分析窗户在整个采暖空调能耗中的百分比，如图1、图2所示。其中窗户(温差)仅代表室内外温差造成的能耗，这个计算方法里，理想化忽略窗户的能耗中部分空气渗透和太阳辐射的能耗。
由图可知，外窗的热损失比其他建筑构件都多，而且，随季节的不同，外窗在整个建筑能耗中的百分比发生变化。而这个差异主要源于外窗在不同季节的传热方式，在冬季温差传热和空气渗透为主，在夏季太阳辐射得热为主。外窗的热损失最多，换言之，其节能潜力最大。
三.窗户遮阳的常见措施及各种遮阳技术
窗户遮阳的常见措施体现在以下几种形式：内遮阳、玻璃及透明材料的本体遮阳和外遮阳等。建筑设计学里，主要使用遮阳系数来计算窗户遮阳效果，在窗户采光设计中，则使用窗户玻璃的可见光透过率。
遮阳技术相关的几个基本概念
内遮阳。内遮阳装置包括各种内设窗帘，安装简单，但不能阻止热量进入室内，所以隔热不好。可以使用各种热反射膜窗帘，提高隔热效果。
本体遮阳。主要利用玻璃着色涂膜或贴膜来改变材料的遮阳系数，实现不同的遮阳目的。
外遮阳。外遮阳装置包括各种窗外遮挡物。
遮阳系数。指窗户的太阳辐射得热量和玻璃窗在透明、无遮蔽及其他环境条件相同时的太阳辐射得热量之比率，是表现窗户系统控制太阳能的指标。公式表示则是：Sc=g／G
其中sc为试件的遮阳系数，g为试件的太阳能总透射比 ％ ，G为3mm厚普通透明白玻的太阳能总透射比，理论值取88.9％。
可见光透过率。是指馓玻璃表面反射的可见光量和射在玻璃表面上的可见光总量的比率。
太阳能透过率。是指在太阳光波长的全部范围内，透过玻璃的太阳能量与射在玻璃表面上的总太阳能的比率。
太阳能反射率。是指在太阳光波长全部范围内，被玻璃表面向室外反射的太阳能和射在玻璃表面上的总太阳能的比率。
太阳能吸收率。是指在太阳光波长全部范围内，被玻璃吸收的太阳能和射在玻璃表面上的总太阳能的比率。
紫外线透射率。是指透过玻璃的太阳紫外线和射在玻璃系统上总太阳紫外线的比率。需要注意的是，紫外线为太阳光中引起纺织物及家具褪色和变质的主要来源。
综合遮阳系数。这个系数把窗框、各种遮阳装置的这样效果都放入计算之中。
内遮阳
从上述概念可知，要想实现节能、改善室内热舒适性，需要通过降低玻璃和窗户的遮阳系数，来减少从窗户入室内的太阳辐射得热。所有遮阳措施中，窗内遮阳操作最简单，完全避免了室外活动式遮阳装备在安装和维修方面的困难。可使用室内悬挂浅色窗帘，研究发现，它可阻挡大约2/5的太阳辐射热。
外遮阳
外遮阳装置，能直接阻挡太阳光，唯有透过的阳光能接触窗玻璃外表面，并有部分可能形成室内的冷负荷。内遮阳虽能反射掉部分阳光，但吸收和透过的部分都形成了冷负荷，对得热的峰值略有延迟和衰减而已。但外遮阳的使用不方便同时也受建筑立面的影响。
上海地区的建筑节能需包括夏季空调和冬季采暖两方面，应优先使用活动式的外遮阳装置，因为常见的固定式外遮阳设施虽然在夏天能降低窗户的太阳得热量从而减少空调能耗，但在冬天也降低了进入房间的太阳辐射热，这就增加了采暖能耗。
外遮阳的分类，按构成，分为水平式、垂直式、综合式和挡板式四种类型，按材料，则有两类：透光和不透光。外遮阳形式需要随外窗朝向的不同而有所差异。南向外窗日照时间比较多，对遮阳的时间要求就比较多，使用永久性的固定遮阳板比较合适。而其他朝向的外窗，尤其是东向外窗和西向外窗，则可以使用活动式的遮阳板，方便根据阳光照射的情况对遮阳进行调节。
本体遮阳
外窗遮阳技术，大部分直接通过窗户的本体遮阳效果来实现遮阳目的。可以使用热反射镀膜玻璃、吸热玻璃、低辐射玻璃(Low—E)、Solar—E玻璃所组成的中空玻璃。常见的几种玻璃的主要热工性能，如下表所示。
四.实例模拟分析外遮阳技术的节能效果
这里，以上海地区的典型多层节能住宅为例，使用建筑能耗模拟分析软件DeST进行分析和计算，可以从计算结果中发现，不同类型的外窗产生不同的节能效果。这里以普通中空窗和低透型PET—Low —E中空窗为例，如果把前者换成后者，由于低透型低辐射玻璃(Low—E)中空窗的遮阳系数很低，将在一定程度上导致冬季采暖能耗的增加，但是它在夏天的节能效果就非常明显了，可以达到百分之24．67，因此，从整体上来研究，与普通窗相比，综合分析PET—Low —E窗全年能够节约百分之7．44的耗电量，一般的在线低辐射玻璃(LOW—E)中空窗则能节约百分之5．25的耗电量。
在建筑设计时，还可以利用加宽挑檐、外走廊、凹凸阳台等的自身这样特点，实现最好的遮阳效果，最大限度地减少整个建筑楼的能耗。底层建筑的话，可加强绿化水平，实现有效而经济的遮阳。
五.结语
建筑遮阳在节能建筑中的应用有着非常积极的意义和作用，但落实到具体的实际工作中，却出现了很多问题，成为建筑节能中的一个薄弱环节。太多的遮阳问题仅仅停留在设计院的图纸上，没有落实到工程的实践中。外窗作为建筑物冷 熱量损失的最薄弱环节，其设计的好坏大大影响整个建筑物的全年采暖空调能耗和室内居住热舒适性，是节能建筑设计中非常重要的一个环节，尤其在住宅建筑节能的推进中，建筑设计者应当对外窗遮阳技术给予充分的重视，在不同地区的建筑设计中应当根据地区环境的不同，使用不同的节能窗技术。
参考文献：
[1]和茜; 徐浩遮阳技术在节能建筑中的应用中国住宅设施2012-01-01期刊
[2]宋庆龙; 郑洁太阳能技术在节能建筑中的应用研究第8届国际绿色建筑与建筑节能大会论文集2012-03-29国际会议
[3]黄光德夏热冬冷地区居住建筑能耗分析重庆大学2006-11-01硕士
[4]李国志基于技术进步的中国低碳经济研究南京航空航天大学2011-08-01博士
[5]舒畅重庆地区点式高层住宅遮阳和通风系统设计策略研究重庆大学2009-10-01硕士
[6]卜震; 陆善后; 范宏武窗户遮阳技术在节能住宅中的应用研究上海建设科技2005-06-21期刊