建筑外遮阳对室内光环境的影响分析-analysis of the influence of building external shading on indoor light environment.docxVIP

1 1 绪 论 重庆大学硕士学位论文 重庆大学硕士学位论文 PAGE PAGE 11 PAGE PAGE 2 1 绪论 1.1 我国能源利用及建筑节能现状 建筑能耗主要指采暖、空调、热水供应、炊事、照明、家用电器、电梯、通 风等方面的能耗。据统计，建筑能耗在我国能源总消费中所占的比例已经达到 27.6%，且仍在快速增长。2006 年我国建筑总面积为 395 亿 m2，其中城镇约为 175 亿 m2。在城镇中居住建筑面积约为 105 亿 m2，能达到建筑节能标准的仅占 5%， 其余 95%都是非节能高能耗建筑。我国公共建筑面积大约为 45 亿 m2，其中采用 中央空调的大型商厦、办公楼、宾馆为 5~6 亿 m2，这些建筑绝大部分为高耗能建 筑。目前，我国正处在城市化高速发展的过程中。为适应城镇人口的飞速增长的 需求和继续改善人民生活水平的需要，在 2020 年前我国每年城镇新建建筑的总量 将持续保持在 10 亿 m2/a 左右，预计到 2020 年底，我国新增的房屋面积将近 300 亿 m2，新增城镇民用建筑面积将为 100~150 亿 m2[1,2] 。在未来 30 年内，我国还需 建造 400 亿 m2 的新建筑，这样的建筑数量和建设速度都属于世界发展史上所罕见。 按目前的建筑能耗状况,到 2020 年我国建筑能耗将比 2004 年增加 2.5× 108t/年标煤 和新增耗电 5.8× 1011 度/年~6.3× 1011 度/年,总计折合电力约 1.3× 1012 度,新增量相 当于目前建筑总能耗的 1.3 倍[3]。伴随着我国城市化程度不断提高，第三产业占 GDP 比重的加大以及制造业结构的调整，建筑能耗的比例将继续提高，最终接近 发达国家目前的 33%的水平。这仅仅是建筑的运行能耗，如果再加上建材的生产 能耗，建筑相关能耗约占全社会总能耗的 46.7%。而在总建筑能耗中，采暖空调能 耗大约占到 55%左右，特别是夏季，空调对电力的供求矛盾十分尖锐。面对我国 严峻的能源形势，近 30 年来能源界的研究和实践表明建筑节能潜力巨大，也势在 必行。 1.2 外遮阳在建筑节能中的意义和作用 在建筑能耗中，夏季空调能耗和冬季采暖能耗约占 55％的比例，如何有效的 降低空调系统能耗已经成为建筑节能的关键之一。在夏季空调能耗中，由太阳辐 射引起的负荷又占很大的比重，建筑外遮阳作为夏季建筑隔热的即经济，又有效 的措施，能够吸收和反射大部分的太阳辐射，减少进入室内的太阳辐射热量，从 而大大降低夏季室内的空调能耗。而且，在新建建筑中，由于追求建筑的通透艺 术和室内观景功能的需要，大面积玻璃幕墙在建筑上的使用越来越多，也越来越 广泛。夏季强烈的太阳直射及玻璃的温室效应更增大了夏季空调系统的能耗，增 加合适的外遮阳措施对降低建筑能耗更显得尤为重要。 随着我国对建筑节能的日益重视，外遮阳作为相对较低成本的有效节能措施 也受到了越来越多的关注，在相继出台的《公共建筑节能设计标准》，《夏热冬冷 地区居住建筑节能设计标准》、《民用建筑热工设计规范》等多个标准中都对建筑 外遮阳做了相关的规定。 《公共建筑节能设计标准》[4]4.2.5 条规定：公共建筑窗墙面积较大时，应对窗 口和透明幕墙采取外遮阳措施；在附录 A 中给出了水平遮阳板和垂直遮阳板的遮 阳系数的计算方法，此计算公式是通过计算机模拟得出的拟合公式。附录 A 中还 给出了外遮阳挡板遮阳系数的计算公式，此公式是根据挡板的透光率为基础计算 得到。 《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》[5]：在附录 A 中同样给出了和《公共 建筑节能设计标准》中一样的水平遮阳、垂直遮阳和遮阳挡板的遮阳系数的简易 计算方法。在 4.0.9 条中规定，居住建筑的外窗在可能的情况下，应优先采用活动 或固定的建筑外遮阳设施，以达到比窗户本身遮阳和窗户内遮阳更好的遮阳隔热 效果。 《民用建筑热工设计规范》[6]：第 3.3.3 条规定建筑物的向阳面，特别是东、 西向窗户，应采用有效的遮阳措施。第 3.4.8 条规定向阳面，特别是东、西向窗户， 应采用热反射玻璃、反射阳光涂膜、各种固定式和活动式遮阳等有效措施。 1.3 外遮阳常用形式和种类 外遮阳的种类繁多,建筑师为了立面效果的需要,外遮阳的形状也越来越多,但 都离不开其中的五种基本形式,即水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳、挡板遮阳以及 百叶遮阳，五种基本遮阳形式[7,8]的结构如图 1.1 所示。对于这五种基本遮阳形式， 都有其不同的遮阳特性和不同的遮阳效果，也各有它的使用条件。 图 1.1 建筑遮阳的基本形式 Fig 1.1 primary formats of shading device 1．水平遮阳 水平遮阳可以有效的遮挡从窗口上方投射下来的高度