重庆地区外遮阳与外窗玻璃综合效果及设计策略研究

发布时间：2020-07-16 18:36

【摘要】：外窗作为建筑节能领域中的研究重点,透过外窗进入室内的太阳辐射得热更是导致室内热环境恶化的首要原因,而建筑遮阳与外窗玻璃性能则是对室内太阳辐射影响较大的两个因素,且二者的性能效果相互会有一定的影响。国外已经有学者提出外窗玻璃和遮阳设备的组合在提供办公空间的整体舒适度方面起着至关重要的作用,需要综合评估。而国内在建筑遮阳与外窗玻璃的综合效果和设计策略方面研究较少,主要偏重于二者单独的影响效果分析,且在实验测试基础上的定量分析更加缺乏。本文首先以建筑物理、建筑环境学、建筑热过程为理论基础,计算分析了不同外窗玻璃的光热效果区别,发现在重庆地区,普通中空玻璃、单银Low-E中空玻璃以及双银Low-E中空玻璃在室内采光效果方面的区别不大;Low-E中空玻璃的室内外温差隔热效果明显优于普通中空玻璃,外窗总得热量显著减少;双银Low-E中空与单银Low-E中空的室内外温差隔热效果差别不大,传热系数的提升幅度在10%左右,但双银Low-E中空玻璃有着更低的太阳得热系数,所以外窗玻璃总得热量仍有明显减少。为了研究建筑不同形式外遮阳与外窗玻璃对室内环境的影响,搭建了建筑外遮阳与外窗玻璃模型实验平台,开展了夏季晴天东南、南、西南三个朝向下建筑不同形式外遮阳(无遮阳、水平遮阳、垂直遮阳、固定百叶遮阳)与外窗玻璃(普通中空玻璃、单银Low-E中空玻璃、双银Low-E中空玻璃)的室内太阳辐射强度、照度以及温度的测试,分析其对室内太阳辐射、光热环境的影响效果。为了研究建筑不同形式外遮阳与外窗玻璃对建筑能耗的影响,利用Energy Plus模拟软件,分析了东南、南、西南三个朝向下不同形式外遮阳与外窗玻璃对室内全年空调能耗、采暖能耗和照明能耗及其三者相互之间的影响效果。最后,基于重庆地区外遮阳与外窗玻璃的使用现状,结合建筑不同形式外遮阳与外窗玻璃对室内环境影响效果的理论计算和实验测试分析以及能耗模拟计算研究,提出重庆地区建筑外遮阳与外窗玻璃综合设计策略。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU226
【图文】：

外遮阳,基本形式,遮阳

建筑外遮阳常结合建筑立面设计，是建筑物不可分割和变动的组成部分。外遮阳的种类较多，形状也有所不同，其基本形式主要分为：水平式遮阳、垂直式遮阳、综合式遮阳、挡板式遮阳以及百叶式遮阳，这五种基本遮阳形式的结构如图2.1所示[70,71]。由于五种基本的遮阳形式都有其不同的遮阳效果与遮阳特性，导致各自的使用条件也并不一样。图 2.1 建筑外遮阳的基本形式Fig. 2.1 The basic form of external shading① 水平式遮阳水平式遮阳能够有效地遮挡太阳高度角大、从窗口前上方投射下来的直射阳光。在我国北回归线以北地区，它适用于南向附近窗口；而在北回归线以南的地区，它既可用于南向窗口，也可用于北向窗口。水平式遮阳安装的位置不同也会带来不同的遮阳效果。如果将水平遮阳板的安装位置朝窗口上移，则需设置较大的外挑长度才能够达到良好的遮阳效果；而将水平遮阳板靠近窗口，则可以减少遮阳板的外挑长度，有利于节省制作材料，提高抗风性能。② 垂直式遮阳垂直式遮阳能够有效地遮挡太阳高度角较小、从窗侧向斜射过来的直射阳光，主要适用于北向、东北向和西北向附近的窗口。其缺点是对于高度角较大的、从窗口上方投射下来的阳光或接近日出、日落时平射窗口的阳光，它不起遮挡作用。③ 综合式遮阳综合式遮阳一般是由水平式遮阳与垂直式遮阳综合而成

光谱图,太阳辐射,光谱,波长

波长小于0.38μm的波段为紫外线，波长大于0.78μm则为红外线。太阳辐射的能量主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总量的50%，后者占43%，紫外区只占能量的7%。在波长为0.48μm的地方，太阳辐射的能力达到最高值，如图2.2所示。图2.2 太阳辐射光谱Fig. 2.2 Solar radiation spectrum

2.2.1 太阳赤纬角通过地心并和地轴垂直的平面相交而成的圆，称为赤道。地球中心和太阳中心的连线与地球赤道平面的夹角称为赤纬j(或赤纬角)，如图2.3所示。图2.3 赤纬角Fig. 2.3 Declination angle赤纬从赤道平面算起，向北为正，向南为负。春分时，太阳光线与地球赤道面平行赤纬为0°，阳光直射赤道，并且正好切过两极，南北半球的昼夜相等。春分以后，赤纬逐渐增加，到夏至达到最大即+23°27’，此时太阳光线直射地球北纬23°27’，即北回归线上。以后赤纬一天天地变小，秋分日时的赤纬又变回到0°。在北半球，从夏至到秋分为夏季，北极困处在太阳一侧，北半球昼长夜短，南半球夜长昼短，到秋分时又是日夜等长。当阳光又继续向南半球移动时，到冬至日，赤纬达到-23°27’

【参考文献】