溫州市建筑外遮陽的測試研究

曾理，孫林柱，項志峰，刁榮丹

（1.溫州建正節(jié)能科技有限公司，浙江 溫州 325000；2.溫州大學建筑工程學院，浙江 溫州 325035；3.溫州設計集團有限公司，浙江 溫州 325000）

溫州市建筑外遮陽的測試研究

曾理1，孫林柱2，項志峰3，刁榮丹2

（1.溫州建正節(jié)能科技有限公司，浙江 溫州 325000；2.溫州大學建筑工程學院，浙江 溫州 325035；3.溫州設計集團有限公司，浙江 溫州 325000）

文章對溫州大學建工樓（共5層）樓頂房間（450cm×350cm× 220cm），朝向正南方溫度測試與分析?？梢灾庇^地看出遮陽設施的遮陽性能；在遵循太陽的運轉規(guī)律，結合當?shù)氐淖匀粴夂颍瑵M足采光、通風等要求的前提下，通過對遮陽板構造尺寸的合理設計，可以滿足夏季太陽輻射量的不同要求，夏季遮擋太陽直射輻射，可以有效降低房間內外表面溫度，從而減少房間空調能耗，達到節(jié)能的目的，改善房間熱舒適性。

建筑外遮陽；建筑節(jié)能；綠色建筑

在建筑圍護結構中，外窗是建筑物熱交換最活躍的部位，相比其他構件又是絕熱性能最差，是影響室內熱舒適度和建筑物能耗的主要因素之一。在溫州地區(qū)，夏季炎熱，空調降溫能耗占空調能耗的很大比例。這其中相當一部分原因是由于建筑沒有適當?shù)恼陉柎胧?，使大量太陽輻射熱直接進入了室內，極大地增加了空調的制冷負荷，從而增加了建筑能耗。

在2015年版的的浙江省標準《居住建筑節(jié)能設計標準》中認為浙江省屬于夏熱冬冷地區(qū)，溫州處于浙江省建筑節(jié)能設計氣候區(qū)的南區(qū)，建筑節(jié)能設計應主要考慮夏季空調，兼顧冬季供暖[1]。

同時溫州處于全國熱工分區(qū)的夏熱冬冷地區(qū)的南端，又是海洋性氣候，屬于亞熱帶海洋性濕潤性氣候區(qū)(ⅢA)子氣候分區(qū)，與位于夏熱冬冷地區(qū)的其他城市的氣候有很大的差異，不能簡單引進和套用其它地方的節(jié)能技術。因此，針對溫州氣候特點，對建筑外遮陽進行專項研究意義重大。

從人們知道需要遮風避雨開始，就不斷對宜居有著更高的追求。窗戶是通風透光的有效途徑，而玻璃是現(xiàn)代建筑中窗戶的主要材料，近年來，隨著新技術新材料的產生，窗戶做的更是越來越大，甚至直接變成了玻璃幕墻。但是玻璃這種材質就其隔熱性、保溫性等都不如普通砌體材料，而且過多的玻璃應用會產生眩光，使室內溫度過高等不利影響。所以遮陽措施的存在就顯得很重要。遮陽的形式可分為水平、垂直、綜合、擋板。就其使用時間來說分為臨時類和永久類，本次實驗采用的是擋板活動外遮陽（圖1）。

圖1 遮陽采用翼簾型遮陽電動可調式系統(tǒng)

建筑外窗的傳熱是通過熱輻射、熱傳導和對流的方式進行的，由于太陽輻射的能量傳遞主要為熱輻射，所以我們本次實驗的重點是研究熱輻射對室內環(huán)境的影響。

本次實測、試驗采取對比的研究方法，在相同的條件下，采用不同的外窗節(jié)能手段和節(jié)能組合措施，通過采集室內各點的數(shù)據(jù)、窗和百頁的表皮數(shù)據(jù)以及窗和百頁間空氣的各種數(shù)據(jù)，并進行分析。

主要對窗戶玻璃的傳熱系數(shù)進行測量。

建筑熱工溫度熱流巡回檢儀，小型氣象觀測站。

溫州大學建工樓五層樓頂房間（450cm×350cm× 220cm），朝向正南方。房間南墻設置兩扇中空玻璃塑鋼推拉窗戶，尺寸為1.5m×1.5m，玻璃厚度為5+9A+5。通過檢查，窗戶的傳熱系數(shù)為2.9W/m2·K，左側窗戶外設置遮陽板，右側窗戶外不設置遮陽板。

①選取5月到8月的晴天，日平均溫度在28°C以上的天氣進行測試，測試時間從早上8：00到下午6：00； 室內控溫和不控溫兩種工況。

②使用溫度熱流巡回檢儀設備測試：分別在室內兩扇窗戶的玻璃布設康銅片，用于測量窗戶溫度的的變化（見圖2）；兩扇窗戶的測點布設相同，分別布設16個點，共布設32個點。由于玻璃的面積遠大于窗框的面積，窗框對室內溫度的影響較小，故窗框不需測試溫度。

圖2 室內布設方案

通過有遮陽窗戶溫度數(shù)據(jù)與無遮陽窗溫度數(shù)據(jù)（篇幅所限未列圖）對比，可以看出窗戶外表面溫度、窗戶外空氣最高溫度、窗戶內表面最高溫度、戶內空氣最高溫度級相關平均溫度的情況。無外遮陽的情況時，峰值常見出現(xiàn)于14點之后，16點之前。有外遮陽的情況下，峰值在14點左右出現(xiàn)后就開始下降。

5.2.1 無遮陽窗溫度分析

從無遮陽室外空氣與無遮陽窗外表面溫度、無遮陽窗內表面溫度、無遮陽窗內空氣溫度的數(shù)據(jù)分析中（篇幅所限無列圖）可以看出無遮陽室外空氣溫度與無遮陽外表面溫度近似滿足直線關系；無遮陽室外空氣溫度與無遮陽內表面溫度近似滿足直線關系；窗內外表面溫度和室內空氣溫度的溫差情況。

5.2.2 有遮陽窗溫度分析

從無遮陽室外空氣與有遮陽窗外表面溫度、有遮陽窗內表面溫度、有遮陽窗內空氣溫度、有遮陽窗外空氣溫度數(shù)據(jù)分析中（篇幅所限未列圖）可以看出無遮陽室外空氣溫度與有遮陽外表面溫度近似滿足直線關系；無遮陽室外空氣溫度與有遮陽內表面表面溫度近似滿足直線關系；外遮陽對房間溫度降低到舒適范圍有明顯的效果；在外遮陽的情況下，由于遮陽使玻璃內表面溫度降低,使玻璃內側和室內空氣換熱量減小。從而室內空氣溫度降低；在外遮陽的情況下，有遮陽的室內空氣溫度有效降低，從而影響窗內外的熱傳導。

5.2.3 溫差分析

從無遮陽室外空氣與無遮陽窗內外表面溫差、有遮陽窗內外表面溫差、無遮陽窗內外空氣溫差、有遮陽窗內外空氣溫差數(shù)據(jù)分析中（篇幅所限未列圖）可以看出五月份氣溫相對七、八月份較低些，室內外空氣和內外表面溫差大小相對七、八月份來說較?。粺o遮陽內外表面溫差基本上大于有遮陽內外表面溫差，說明在這樣的情況下，有效降低了室內空氣溫度；有無遮陽內外表面溫差在11點到15點之間，也就是全天氣溫最高的時間段，溫差最大；由圖可以可看出有遮陽的內外空氣溫差圖較無遮陽內外空氣溫差圖，顯示出的規(guī)律要強點。有遮陽內外空氣溫差基本隨著溫度的升高而呈一定的線性關系；有無遮陽內外空氣溫差在11點到15點之間，也就是全天氣溫最高的時間段，溫差最大。

建筑外遮陽具有一定的降耗效果，是一種行之有效的降耗方案。除了調節(jié)見光、防止眩光，合理的建筑外遮陽可明顯減少空調的功耗。結合實驗數(shù)據(jù)及分析得出以下結論。

①有無遮陽，內空氣最高溫度一般發(fā)生在14: 00～15:30之間。溫度變化曲線9:00～13:00前上升的比較緩慢，從16:00開始下降的比較快。一般情況下，室內最高溫度都有滯后效應。

②有無遮陽室外空氣溫度與有無遮陽外表面、內表面溫度近似滿足直線關系。

③在遮陽的情況下，由于遮陽使玻璃內表面溫度降低，使玻璃內側和室內空氣換熱量減小，從而室內空氣溫度降低。在遮陽情況下，溫度高時，內外表面溫差和室內外空氣溫差比較大，遮陽效果較為顯著。

④無遮陽內外表面溫差基本上大于有遮陽內外表面溫差，說明在遮陽的情況下，有效降低了室內空氣溫度。無遮陽內外空氣溫差基本上大于有遮陽內外空氣溫差，說明在遮陽的情況下，有效降低了窗戶的傳熱量。

⑤實測室外空氣最高溫度在29.7℃～48.4℃之間時，無遮陽窗內外表面最大溫差0.43℃～5.76℃、內外空氣最大溫差在0.15℃～14.9℃；有遮陽窗內外表面最大溫差1.39℃～4.75℃、內外空氣最大溫差在0～9.11℃。

[1]DB33/1015-2015，居住建筑節(jié)能設計標準[S].

[2]丁云.夏熱冬冷地區(qū)建筑外遮陽應用探討[J].華中建筑，2016(1)：70-73.

[3]魏新華.冬暖夏熱地區(qū)建筑外遮陽一體化設計的思考[J].門窗，2016(3)：254-255.

[4]李志忠.南方住宅外遮陽常用措施及改進方法[J].廣州建筑，2016，44 (1)：6-12.

[5] 曾曉磊.外遮陽系統(tǒng)對建筑節(jié)能和外立面的啟示[J].建材與裝飾, 2016(15)：95-97.

TU201.5

A

1007-7359（2016）05-0247-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.088

溫州市住房和城鄉(xiāng)建設委員會課題《溫州市建筑外遮陽一體化設計研究》。

曾理（1980-），男，浙江溫州人，畢業(yè)于湖南工業(yè)大學，學士，高級工程師。