辦公建筑遮陽(yáng)產(chǎn)品綜合性能模擬與評(píng)價(jià)

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2021-0955 文章編號(hào)：0254-0096（2023）01-0536-07

摘 要：該文旨在探究卷簾對(duì)夏熱冬冷地區(qū)辦公建筑采光和能耗的綜合影響并確定影響卷簾綜合性能的關(guān)鍵參數(shù)。首先，選取影響卷簾性能的6個(gè)參數(shù)：太陽(yáng)輻射透過率、太陽(yáng)輻射反射率、紅外透射率、外側(cè)發(fā)射率、內(nèi)側(cè)發(fā)射率和導(dǎo)熱系數(shù)；組合得到560種遮陽(yáng)產(chǎn)品，并利用EnergyPlus軟件和Radiance軟件對(duì)其進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)能耗模擬和全年采光模擬；其次，通過調(diào)查問卷獲得考慮辦公建筑人員行為的遮陽(yáng)時(shí)間表以及室內(nèi)人員對(duì)眩光、自然采光和能耗的關(guān)注度占比；最后，綜合考慮能耗、眩光和自然采光，創(chuàng)新性地提出綜合性能指標(biāo)（ED）對(duì)卷簾進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)?；谠撝笜?biāo)，確定影響卷簾性能的關(guān)鍵參數(shù)。研究結(jié)果表明，在夏熱冬冷地區(qū)，太陽(yáng)輻射透過率和太陽(yáng)輻射反射率是影響卷簾綜合性能的關(guān)鍵參數(shù)，當(dāng)太陽(yáng)輻射透過率在0.01～0.10范圍內(nèi)變化時(shí)，其對(duì)卷簾綜合性能有積極影響。

關(guān)鍵詞：辦公建筑；太陽(yáng)輻射；采光；能耗分析；遮陽(yáng)產(chǎn)品；綜合性能指標(biāo)

中圖分類號(hào)：TU113.4 " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

目前，中國(guó)公共建筑運(yùn)行能耗約占建筑總能耗的52%，并呈逐年上升趨勢(shì)［1］。其中，由門窗損失的能耗約占建筑運(yùn)行能耗的50%［2］。傳統(tǒng)的窗戶系統(tǒng)具有固定的光學(xué)特性，不能滿足室內(nèi)人員對(duì)于太陽(yáng)能的動(dòng)態(tài)需求［3］。遮陽(yáng)產(chǎn)品因其安裝方式靈活、可調(diào)節(jié)性高被廣泛應(yīng)用于建筑透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)。不同遮陽(yáng)簾的太陽(yáng)得熱系數(shù)不同，產(chǎn)生的節(jié)能效果和采光效果也不同。安裝合適的遮陽(yáng)產(chǎn)品不僅能降低建筑空調(diào)能耗，還能營(yíng)造舒適的室內(nèi)光環(huán)境［4］。

遮陽(yáng)簾的采光和節(jié)能潛力取決于良好的遮陽(yáng)控制策略，不同的遮陽(yáng)控制策略會(huì)產(chǎn)生不同的效果。目前，遮陽(yáng)調(diào)節(jié)方式主要包括角度、開度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)因素包括太陽(yáng)直射光亮度、室內(nèi)水平照度、室內(nèi)眩光或室內(nèi)空調(diào)能耗。Chan等［5］對(duì)比了不同控制目標(biāo)的4種百葉控制策略，發(fā)現(xiàn)與傳統(tǒng)的阻止太陽(yáng)直射光進(jìn)入室內(nèi)的截止角策略相比，根據(jù)室內(nèi)眩光概率進(jìn)行百葉實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的眩光保護(hù)策略能在有效減少室內(nèi)眩光的同時(shí)最大限度提高室內(nèi)自然采光質(zhì)量。Koo等［6］考慮到大空間不同區(qū)域的個(gè)性化采光需求，提出一種分區(qū)域遮陽(yáng)簾控制策略，可在保護(hù)目標(biāo)區(qū)域不受眩光干擾的同時(shí)為其他區(qū)域引入更多的日光。

在以往的研究中，對(duì)遮陽(yáng)產(chǎn)品能耗性能、采光性能的評(píng)價(jià)都是獨(dú)立進(jìn)行的，少有研究同時(shí)評(píng)價(jià)遮陽(yáng)簾的采光性能和能耗性能。Kunwar等 ［4］評(píng)估了商業(yè)建筑中不同遮陽(yáng)控制策略的采光及能耗性能，結(jié)果表明動(dòng)態(tài)外遮陽(yáng)在獲得更好的采光效果的同時(shí)能減少40%的制冷能耗和25%的照明能耗。姚?。?］在寧波某南向住宅樓進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)動(dòng)態(tài)百葉可減少30.87%的制冷能耗，同時(shí)提高21%的視覺舒適性。但Littlefair等［8］指出安裝外部動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)裝置會(huì)增加冬季制熱能耗，最終導(dǎo)致全年空調(diào)能耗增加9%。以上研究表明，在不同的氣候條件下，遮陽(yáng)簾對(duì)采光和能耗的影響是不同的，需綜合考慮采光和能耗來進(jìn)行遮陽(yáng)簾優(yōu)化。Kheybari等［9］認(rèn)為遮陽(yáng)簾對(duì)采光、能耗和熱舒適性的影響具有相同的權(quán)重，據(jù)此建立綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行遮陽(yáng)百葉性能優(yōu)化。然而，遮陽(yáng)簾對(duì)采光、能耗和熱舒適性的影響權(quán)重與室內(nèi)人員主觀感受有關(guān)，因此需進(jìn)行調(diào)查以獲得室內(nèi)人員遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)行為以及遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)因素。

此外，根據(jù)特定遮陽(yáng)產(chǎn)品獲得的節(jié)能效果難以推廣到不同的遮陽(yáng)產(chǎn)品中。Touma等［10］對(duì)遮陽(yáng)簾反射率和透射率進(jìn)行了參數(shù)化研究，發(fā)現(xiàn)南向安裝低反射率和低透過率的百葉時(shí)可減少空調(diào)能耗36.3%。王歡等［11］通過改變氣凝膠玻璃外窗的紅外透射率，減少了18.3%的空調(diào)能耗。這些結(jié)論對(duì)其他遮陽(yáng)產(chǎn)品并不適用。其次是參數(shù)化研究指標(biāo)不完善，譚羽桐等［12］分析了遮陽(yáng)簾的9個(gè)參數(shù)對(duì)空調(diào)能耗的影響，并建立了能效性能評(píng)價(jià)指標(biāo)AEP，但該研究未考慮遮陽(yáng)簾的采光性能。

綜上，單獨(dú)針對(duì)遮陽(yáng)簾采光和能耗性能的研究評(píng)估較完善，但缺乏遮陽(yáng)簾綜合性能評(píng)估和全面的參數(shù)化研究。本文旨在探究辦公建筑遮陽(yáng)卷簾的綜合性能。以典型夏熱冬冷城市長(zhǎng)沙為例，首先，選取影響卷簾綜合性能的6個(gè)關(guān)鍵參數(shù)組合得到560個(gè)遮陽(yáng)卷簾樣品，并進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)采光和能耗模擬。然后，進(jìn)行問卷調(diào)查以獲得遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)狀態(tài)表和辦公建筑人員對(duì)自然采光、眩光和空調(diào)能耗的關(guān)注度占比，也就是辦公建筑人員調(diào)節(jié)遮陽(yáng)簾的驅(qū)動(dòng)因素占比。最后，綜合考慮能耗、眩光和自然采光，創(chuàng)新性地提出綜合性能指標(biāo)（energy-daylighting， [ED]）對(duì)卷簾進(jìn)行綜合性能評(píng)價(jià)，確定在夏熱冬冷地區(qū)影響卷簾綜合性能的關(guān)鍵參數(shù)。本文的研究成果可為辦公建筑遮陽(yáng)產(chǎn)品提供統(tǒng)一的綜合性能量化指標(biāo)，便于廣大消費(fèi)者根據(jù)此指標(biāo)選擇適合自身需求的遮陽(yáng)簾。同時(shí)，也為遮陽(yáng)產(chǎn)品制造商提供了優(yōu)化參考指標(biāo)，來指導(dǎo)生產(chǎn)性能更優(yōu)的遮陽(yáng)簾，共同促進(jìn)中國(guó)遮陽(yáng)行業(yè)發(fā)展。

1 模型與驗(yàn)證

1.1 建筑模型

本文利用EnergyPlus軟件進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)能耗模擬。模擬地點(diǎn)選擇夏熱冬冷地區(qū)典型城市長(zhǎng)沙，圖1為建筑模型示意圖，建筑尺寸為2.7 m×6.1 m×（3+1） m，其中吊頂高1 m，室內(nèi)高度為3 m；窗戶采用普通雙層中空窗（傳熱系數(shù)為[2.93]W/（m2·K），太陽(yáng)能得熱系數(shù)為[0.642，]可見光透過率為[0.675]），所在立面為南立面，尺寸為1.25 m×0.38 m×6塊。房間空調(diào)系統(tǒng)選用風(fēng)力機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，冬季供熱、夏季供冷。

本文的全年動(dòng)態(tài)采光模擬在Radiance軟件中完成，采用三步法模擬工作面（距地面高度為0.75 m）上24×60網(wǎng)格點(diǎn)的水平照度以反映室內(nèi)工作面的自然采光情況；模擬距窗1 m遠(yuǎn)、高1.2 m處垂直于窗戶平面的照度以反映辦公室人員處于工位時(shí)人眼處接收到的垂直照度，進(jìn)而計(jì)算得到人眼處的眩光值。

1.2 卷簾模型

如表1所示，本文選取6個(gè)影響卷簾性能的關(guān)鍵參數(shù)。為每個(gè)參數(shù)選取市面上主流產(chǎn)品的取值作為中值，理論可達(dá)到的上、下限值作為高值和低值。通過參數(shù)組合并且剔除部分不合理參數(shù)組合后，得到560個(gè)卷簾。其光學(xué)和傳熱特性在WINDOW、THERM軟件中建模計(jì)算得到。對(duì)于單塊玻璃窗分別建立有卷簾和無(wú)卷簾的模型，通過兩種模型的組合得到卷簾處于不同狀態(tài)的窗戶模型。結(jié)合圖1中建筑窗戶分布，有以下定義：僅A、B兩塊玻璃窗有卷簾時(shí)，認(rèn)為卷簾處于2/3開啟狀態(tài)；A、B、C、D這4塊玻璃窗有卷簾時(shí)，認(rèn)為卷簾處于1/3開啟狀態(tài)；六塊玻璃窗均有卷簾時(shí)，認(rèn)為卷簾處于全關(guān)狀態(tài)；六塊玻璃窗均無(wú)卷簾時(shí)，認(rèn)為卷簾處于全開狀態(tài)。

1.3 采光實(shí)驗(yàn)及模擬驗(yàn)證

為了驗(yàn)證Radiance三步法采光模型的準(zhǔn)確性，2020年12月30日和31日在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了采光模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。測(cè)試時(shí)間為每天的08：00—18：00。實(shí)驗(yàn)選用兩塊透過率不同的卷簾，卷簾Ⅰ的太陽(yáng)輻射透過率為0.60，導(dǎo)熱系數(shù)為0.27；卷簾Ⅱ的太陽(yáng)輻射透過率為0，導(dǎo)熱系數(shù)為0.10。在每天的08：00—09：30，遮陽(yáng)簾全開；在09：30—10：30，遮陽(yáng)簾2/3開；在10：30—13：30，遮陽(yáng)簾1/3開；在13：30—14：30，遮陽(yáng)簾全關(guān)；在14：30—18：00，遮陽(yáng)簾2/3開。選用帶有魚眼鏡頭的佳能EOS 6D全畫幅數(shù)碼單反相機(jī)1臺(tái)，布置在距窗1.00 m的室內(nèi)中點(diǎn)，鏡頭中心高度為1.20 m，在測(cè)試期間每隔5 min拍攝連續(xù)的3張低動(dòng)態(tài)范圍圖像，之后合成一張高動(dòng)態(tài)范圍圖像以模擬人眼的視覺場(chǎng)景。選用LICOR-210R照度計(jì)2個(gè)，分別放置在相機(jī)上與鏡頭方向平行，測(cè)量鏡頭處的垂直照度以模擬人眼處的垂直照度；放置在室內(nèi)距窗2.00 m、高0.75 m處的工作面上，以測(cè)量工作面水平照度。通過以上測(cè)試得到不同時(shí)刻室內(nèi)眩光和水平面照度。實(shí)驗(yàn)期間室外溫度、濕度、太陽(yáng)輻射值等氣象數(shù)據(jù)由實(shí)驗(yàn)室氣象站測(cè)得，以供進(jìn)一步的采光模擬驗(yàn)證。

按照實(shí)驗(yàn)布置在Radiance中進(jìn)行采光模擬，得到測(cè)試點(diǎn)桌面水平照度和人眼位置處垂直照度，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，如圖2a、圖2b所示。觀察發(fā)現(xiàn)在10：30和14：30附近，水平照度和垂直照度模擬值均高于實(shí)測(cè)值且兩者相差較大。這是因?yàn)闇y(cè)試期間實(shí)驗(yàn)房間玻璃上粘有2塊面積較大的鋁箔紙，且剛好在這2個(gè)時(shí)間段鋁箔紙遮擋住最大的眩光源——太陽(yáng)，從而導(dǎo)致較大的誤差，其他時(shí)間段模擬數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好。剔除不合理數(shù)據(jù)后，得到水平照度、垂直照度的平均誤差分別為6.40%和7.60%，驗(yàn)證了模型的準(zhǔn)確性［13］。

如圖2c所示，將通過HDR圖像得到的DGP值與通過垂直眼部照度計(jì)算得到的DGPs進(jìn)行對(duì)比，平均誤差為4.58%，說明采用DGPs評(píng)價(jià)辦公室室內(nèi)眩光具有較高的準(zhǔn)確性。

2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的提出

2.1 調(diào)查問卷

為了調(diào)查辦公建筑人員對(duì)遮陽(yáng)簾的調(diào)節(jié)行為和調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)因素，制作了一份網(wǎng)上調(diào)查問卷。共收回問卷1245份，其中有效問卷1078份，包括嚴(yán)寒/寒冷地區(qū)問卷479份，夏熱冬冷（暖）地區(qū)問卷599份，可供進(jìn)一步分析。問卷主要內(nèi)容分為3部分：第1部分收集被調(diào)查者所在辦公建筑位置、幾何信息和空調(diào)形式；第2部分收集被調(diào)查者工作臺(tái)面所處位置和窗戶遮陽(yáng)裝置信息；第3部分調(diào)查辦公建筑人員的遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)行為和調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)因素，并根據(jù)不同的季節(jié)、一天中不同時(shí)刻分別進(jìn)行調(diào)查，充分考慮室外環(huán)境對(duì)遮陽(yáng)調(diào)節(jié)行為的影響。

從眩光、自然采光、空調(diào)能耗、熱舒適性、視覺舒適性以及個(gè)人隱私6個(gè)方面［14］進(jìn)行遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)因素的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)有50.21%的遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)行為受眩光、自然采光照度和空調(diào)能耗的影響，說明這三者是影響遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)的主要因素，也證明了本文研究的必要性。從圖3可知：遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)行為在夏季受眩光干擾影響最大，在冬季受室內(nèi)自然采光影響最大，受能耗影響最小。這是因?yàn)橄募颈卑肭蚴艿降奶?yáng)輻射強(qiáng)度較大，辦公建筑內(nèi)出現(xiàn)不舒適眩光的可能性較大，而冬季太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較小，室內(nèi)對(duì)自然采光的需求較大。綜上，調(diào)查問卷結(jié)果符合常理，可靠性得到保證。

根據(jù)問卷結(jié)果對(duì)夏熱冬冷（暖）地區(qū)遮陽(yáng)簾狀態(tài)分布情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。在冬季，遮陽(yáng)簾全開占比較大，上午遮陽(yáng)簾全開占比高達(dá)43.70%；在夏季，遮陽(yáng)簾處于4個(gè)狀態(tài)的占比較接近。這一結(jié)果體現(xiàn)了辦公建筑遮陽(yáng)調(diào)節(jié)具有較高的不確定性。

從問卷中得到遮陽(yáng)簾在不同時(shí)刻的狀態(tài)可能性占比后，還需進(jìn)一步考慮遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)行為的不確定性［14］，從而得到遮陽(yáng)簾實(shí)際可能性及占比。人眼對(duì)于不舒適眩光的主觀感受存在一定偏差，而且當(dāng)遮陽(yáng)簾處于完全遮擋眩光的狀態(tài)后，遮陽(yáng)簾的調(diào)節(jié)頻率會(huì)大大降低。因此可認(rèn)為在某一時(shí)刻遮陽(yáng)簾可能存在的狀態(tài)為能消除室內(nèi)眩光的所有狀態(tài)。舉例來說，對(duì)于夏熱冬冷地區(qū)的夏季上午，根據(jù)問卷調(diào)查可知遮陽(yáng)簾處于4種狀態(tài)的比例為全開∶2/3開∶1/3開∶全關(guān)=34.20%∶21.40%∶26.80%∶17.60%，若某一時(shí)刻遮陽(yáng)簾下拉到2/3位置時(shí)室內(nèi)恰好無(wú)眩光，那么此刻遮陽(yáng)簾可能存在的狀態(tài)有3種：2/3開、1/3開和全關(guān)，即遮陽(yáng)簾處于4種狀態(tài)的占比為全開∶2/3開∶1/3開∶全關(guān)=0∶21.40%∶26.80%∶17.60%。最后進(jìn)行歸一化處理得到遮陽(yáng)簾的存在狀態(tài)及占比分別為：2/3開狀態(tài)-32.00%、1/3開狀態(tài)-41.00%、全關(guān)狀態(tài)-27.00%。

2.2 綜合性能指標(biāo)（[ED]）

由問卷結(jié)果可知，眩光、自然采光和空調(diào)能耗對(duì)遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)行為具有較大影響，因此本文從這3個(gè)方面來研究遮陽(yáng)簾綜合性能。盡管前人針對(duì)遮陽(yáng)簾眩光和自然采光性能提出了一些評(píng)價(jià)指標(biāo)，但這些指標(biāo)的量綱不統(tǒng)一，不具有可比性。本文創(chuàng)新性的提出防眩光指數(shù)和日光可用性指數(shù)來評(píng)價(jià)遮陽(yáng)簾的眩光和自然采光性能。且綜合評(píng)價(jià)遮陽(yáng)產(chǎn)品對(duì)辦公建筑的采光和能耗影響，將根據(jù)調(diào)查問卷得到的不同地區(qū)不同季節(jié)遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)受眩光、自然采光和室內(nèi)空調(diào)能耗的影響占比作為辦公建筑遮陽(yáng)產(chǎn)品的眩光、自然采光和能耗性能的權(quán)重系數(shù)，如圖3所示，提出綜合性能指標(biāo)[ED，]具體計(jì)算公式如下。

對(duì)于嚴(yán)寒/寒冷地區(qū)供冷季：

對(duì)于嚴(yán)寒/寒冷地區(qū)供暖季：

對(duì)于夏熱冬冷（暖）地區(qū)供冷季：

對(duì)于夏熱冬冷（暖）地區(qū)供暖季：

式中：[GP]——防眩光指數(shù)，評(píng)價(jià)遮陽(yáng)簾的防眩光潛力；[DAS]——日光可用性指數(shù)，評(píng)價(jià)遮陽(yáng)簾的自然采光能力；[EP]——能效指標(biāo)，評(píng)價(jià)遮陽(yáng)簾的節(jié)能潛力；下標(biāo)C、H——供冷季、供暖季。

在進(jìn)行遮陽(yáng)簾綜合性能評(píng)價(jià)前，需對(duì)遮陽(yáng)簾的眩光、室內(nèi)自然采光和能耗性能進(jìn)行分項(xiàng)評(píng)估。本文提出防眩光指數(shù)[GP]來進(jìn)行遮陽(yáng)簾的眩光評(píng)估。[GP]表征遮陽(yáng)簾減少不舒適眩光的潛力，變化范圍為0～1，若室內(nèi)參考點(diǎn)處[DGPS]≤0.35，認(rèn)為室內(nèi)無(wú)眩光，當(dāng)前h時(shí)刻防眩光指數(shù)[GPh]=1，此時(shí)遮陽(yáng)簾可完全消除不舒適眩光；若[DGPS]gt;0.35，認(rèn)為室內(nèi)有眩光，[GPh]=0，此時(shí)遮陽(yáng)簾的使用對(duì)眩光改善無(wú)影響。考慮到遮陽(yáng)簾處于4個(gè)狀態(tài)的可能性，計(jì)算得到當(dāng)前h時(shí)刻遮陽(yáng)簾的加權(quán)小時(shí)防眩光指數(shù)[GPh]。之后在工作日時(shí)段（08：00—18：00）對(duì)[GPh]求平均值，分別得到供冷季、供暖季平均防眩光指數(shù)[GPC]、[GPH]。最后通過歸一化，得到供冷季、供暖季防眩光指數(shù)[GPC]、[GPH]，如式（5）～式（7）所示。

本文提出日光可用性指數(shù)[DAS]來評(píng)估遮陽(yáng)簾的自然采光性能。[DAS]表征遮陽(yáng)簾對(duì)室內(nèi)有效自然采光的影響，變化范圍為0～1，[DAS]=1表示遮陽(yáng)簾對(duì)室內(nèi)有效自然采光無(wú)影響，[DAS]=0表示遮陽(yáng)簾完全阻擋有效自然采光進(jìn)入室內(nèi)，[DAS]介于0和1之間表示遮陽(yáng)簾的使用對(duì)室內(nèi)有效自然采光產(chǎn)生負(fù)影響。北美照明協(xié)會(huì)［15］規(guī)定，有55%以上的室內(nèi)工作面照度滿足[DA300≥50%]時(shí)，認(rèn)為室內(nèi)自然采光質(zhì)量為中性。因此，本文統(tǒng)計(jì)每小時(shí)室內(nèi)工作面上照度超過300 lux的面積占比，若面積超過55%，認(rèn)為自然采光效果好，當(dāng)前h時(shí)刻日光可用性指數(shù)[DASh]=1；否則，認(rèn)為自然采光效果差，[DASh]=0。類似地，考慮遮陽(yáng)簾處于不同位置可能性，得到當(dāng)前時(shí)刻加權(quán)日光可用性指數(shù)[DASh]。之后在工作日時(shí)段（08：00—18：00）對(duì)[DASh]求平均值，分別得到供冷季、供暖季平均日光可用性指數(shù)[DASC]、[DASH]。最后通過歸一化處理得到供冷季、供暖季日光可用性指數(shù)[DASC]、[DASH]，如式（8）～式（10）所示。

使用能效指標(biāo)[EP]［12］評(píng)價(jià)遮陽(yáng)簾節(jié)省空調(diào)能耗的潛力。類似的，考慮遮陽(yáng)簾處于不同位置可能性，得到單位小時(shí)加權(quán)空調(diào)能耗[Eh]。之后將單位時(shí)間加權(quán)空調(diào)能耗進(jìn)行累加，得到供冷季、供暖季加權(quán)空調(diào)能耗[EC]、[EH]。最后，引入“絕熱”窗戶概念，對(duì)供冷季、供暖季加權(quán)空調(diào)能耗進(jìn)行歸一化，得到供冷季、供暖季能效指標(biāo)[EPC]、[EPH]，如式（11）～式（13）所示。

式中：下標(biāo)h——h時(shí)刻的小時(shí)評(píng)價(jià)；cooling——供冷季所有小時(shí)；heating——供暖季所有小時(shí)；1、2、3、4——當(dāng)前時(shí)刻遮陽(yáng)簾分別處于全關(guān)、2/3開、1/3開、全關(guān)狀態(tài)；[a1、][a2、][a3、][a4]——遮陽(yáng)簾處于全關(guān)、2/3開、1/3開、全關(guān)狀態(tài)可能性百分比；B——僅有普通中空玻璃（6 mm+12 mm Air+6 mm），不使用遮陽(yáng)簾的情況；A——僅使用“絕熱”玻璃時(shí)室內(nèi)環(huán)境各項(xiàng)性能的情況。

3 結(jié)果與討論

通過對(duì)560個(gè)遮陽(yáng)卷簾案例進(jìn)行全年動(dòng)態(tài)模擬和計(jì)算，得到不同遮陽(yáng)簾的綜合性能指標(biāo)[ED]。對(duì)于每個(gè)性能參數(shù)的高、中、低值，計(jì)算包含對(duì)應(yīng)性能參數(shù)值的遮陽(yáng)卷簾的[ED]平均值，即得到不同性能參數(shù)下年平均綜合性能指標(biāo)[EDA]以表征卷簾性能參數(shù)對(duì)其綜合性能的影響。類似的，可得到卷簾不同性能參數(shù)下年平均能效指標(biāo)[EPA]、年平均日光可用性指數(shù)[DASA]，年平均防眩光指數(shù)[GPA]以表征卷簾性能參數(shù)對(duì)其各項(xiàng)性能的影響。

圖4為不同參數(shù)對(duì)全年空調(diào)能耗的影響?？煽闯鎏?yáng)輻射反射率的增大對(duì)年平均能效指標(biāo)有積極影響，這是由于長(zhǎng)沙地區(qū)夏季空調(diào)冷負(fù)荷較大，使用較大太陽(yáng)輻射反射率的卷簾可有效減少夏季太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)，從而減小夏季空調(diào)能耗。卷簾內(nèi)、外側(cè)發(fā)射率的增大也會(huì)減少空調(diào)能耗，但其作用幅度較小。導(dǎo)熱系數(shù)、太陽(yáng)輻射透過率、紅外透過率的增大對(duì)卷簾的能耗性能有消極影響，因此，在夏熱冬冷地區(qū)使用導(dǎo)熱系數(shù)、太陽(yáng)透過率和紅外透過率較低的卷簾能節(jié)省空調(diào)能耗。

圖5、圖6分別為不同參數(shù)對(duì)全年室內(nèi)照度、全年室內(nèi)眩光的影響。在6個(gè)參數(shù)中，僅太陽(yáng)輻射透過率和太陽(yáng)輻射反射率影響卷簾的采光性能。隨著太陽(yáng)輻射透過率的增大，室內(nèi)有效日光照度增大，但室內(nèi)出現(xiàn)眩光的可能性也增大；隨著太陽(yáng)輻射反射率的增大，室內(nèi)有效日光照度減小，但室內(nèi)出現(xiàn)眩光的可能性也會(huì)減小。因此在評(píng)估卷簾的采光性能時(shí)，要兼顧自然采光和眩光2個(gè)方面才能確定合適的卷簾參數(shù)。

圖7為不同參數(shù)對(duì)卷簾年平均綜合性能的影響。隨著太陽(yáng)輻射透過率的增大，年平均綜合性能指標(biāo)先增大后減小，這是由于太陽(yáng)輻射透過率的增大對(duì)于卷簾各項(xiàng)性能的影響是不同的，對(duì)于室內(nèi)照度有積極影響，而對(duì)于眩光和能耗有消極影響。太陽(yáng)輻射反射率對(duì)卷簾的不同性能影響不同，但對(duì)于提高卷簾的綜合性能來說，較大的太陽(yáng)輻射反射率是有利的。其余4個(gè)性能參數(shù)對(duì)卷簾綜合性能的影響與對(duì)能耗的影響類似。

4 結(jié) 論

本文選取影響卷簾性能的6個(gè)參數(shù)：太陽(yáng)輻射透過率、太陽(yáng)輻射反射率、紅外透射率、外側(cè)發(fā)射率、內(nèi)側(cè)發(fā)射率和導(dǎo)熱系數(shù)，按每一參數(shù)的高、中、低值組合得到560個(gè)遮陽(yáng)卷簾，并在典型辦公建筑中進(jìn)行全年能耗和采光模擬。之后通過調(diào)研辦公建筑人員的遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)行為和驅(qū)動(dòng)因素，從能耗、眩光和自然采光３個(gè)方面出發(fā)創(chuàng)新性的提出綜合性能指標(biāo)[ED]?；诖酥笜?biāo)對(duì)卷簾進(jìn)行綜合性能評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上分析卷簾的不同性能參數(shù)對(duì)其綜合性能的影響，得到以下結(jié)論：

1）在影響辦公室人員遮陽(yáng)調(diào)節(jié)行為的6個(gè)因素中，能耗、自然采光和眩光占比達(dá)到50.21%。其中，夏季消除眩光為最重要的影響因素，占比高達(dá)51.00%，冬季提高室內(nèi)自然采光照度為最重要的因素，占比高達(dá)50.00%。

2）在遮陽(yáng)簾的綜合性能指標(biāo)[ED]中，本文充分考慮了在滿足室內(nèi)無(wú)眩光的前提下遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)的不確定性，并且分時(shí)段、分季節(jié)考慮了遮陽(yáng)簾調(diào)節(jié)行為，滿足了辦公建筑人員對(duì)太陽(yáng)能的動(dòng)態(tài)需求，這使得綜合性能指標(biāo)更具有實(shí)際意義。

3）辦公建筑室內(nèi)眩光和自然采光只受太陽(yáng)輻射透過率和太陽(yáng)輻射反射率的影響，而且隨著遮陽(yáng)卷簾性能參數(shù)的變化，兩者呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)。當(dāng)太陽(yáng)輻射透過率在0.01～0.10范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)于遮陽(yáng)簾綜合性能有積極影響；當(dāng)太陽(yáng)輻射透過率大于0.10時(shí)，對(duì)于遮陽(yáng)卷簾綜合性能有消極影響。這也體現(xiàn)了綜合評(píng)價(jià)遮陽(yáng)卷簾眩光、室內(nèi)采光和能耗性能的必要性。

綜上所述，本文針對(duì)辦公建筑卷簾提出了綜合性能指標(biāo)[ED]，并對(duì)夏熱冬冷地區(qū)的卷簾性能進(jìn)行了參數(shù)化分析。這對(duì)于用于辦公建筑的卷簾的綜合評(píng)級(jí)提供了重要參考，實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)能的動(dòng)態(tài)利用，同時(shí)也為遮陽(yáng)行業(yè)的發(fā)展提出了強(qiáng)有力的指導(dǎo)。

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COMPREHENSIVE PERFORMANCE SIMULATION AND EVALUATION OF WINDOW ATTACHMENT IN OFFICE BUILDINGS

Wen Caifeng1，2，Peng Jinqing1，2，Tan Yutong1，2，Xue Peng3，Luo Yimo1，2，Wu Yupeng4

（1. School of Civil Engineering， Hunan University， Changsha 410082， China；

2. Key Laboratory of Building Safety and EnergyEfficiency of the Ministry of Education， Hunan University， Changsha 410082， China；

3. Beijing Key of Green Built Environment and Energy Efficient Technology， Beijing University of Technology， Beijing 100124， China；

4. Department of Architecture and Built Environment， The University of Nottingham， Nottingham 999020， UK）

Abstract：This paper aims to explore the comprehensive impact of roller shade on daylighting and energy consumption of office buildings in range of hot summer and cold winter， and determine the key parameters affecting the comprehensive performance of roller shade. Firstly， 560 kinds of roller shade are obtained by selecting the combination of 6 parameters affecting the performance of roller shade， and the annual dynamic energy consumption simulation and daylighting simulation are carried out by using EnergyPlus and Radiance； Secondly， through the questionnaire， the shading schedule considering the human behavior of office buildings and the proportion of indoor personnel’s attention to glare， daylighting and energy consumption are obtained； Finally， considering energy consumption，" glare" and" daylighting，" an" innovative" comprehensive" performance" index （Energy-Daylight，" ED） is" proposed to comprehensively evaluate the roller shade. Based on this index， the key parameters affecting the performance of roller shade are determined. The results show that in range of hot summer and cold winter， solar transmittance and reflecttance are two main factors affecting the comprehensive performance of roller shade. When the solar transmittance changes in the range of 0.01～0.10， it has a positive impact on the comprehensive performance of roller shade.

Keywords：office buildings； solar radiation； daylighting； energy consumption； window attachments； comprehensive energy-daylighting index