曾憲純，陳文杰，曾慶路

（1.浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310012；2.浙江省建筑設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310006）

0 引言

在我國(guó)南方地區(qū)（包括夏熱冬冷和夏熱冬暖地區(qū)），因夏季高溫及太陽(yáng)強(qiáng)輻射會(huì)使建筑物室內(nèi)升溫，造成建筑物的制冷空調(diào)能耗高，且隨著全球氣候暖化和新建筑增加，我國(guó)南方地區(qū)夏季空調(diào)能耗還在逐年增長(zhǎng)。為減少陽(yáng)光對(duì)建筑圍護(hù)表面輻射造成高能耗，對(duì)建筑東面、南面和西面外窗降低綜合遮陽(yáng)系數(shù)是降低夏季空調(diào)能耗最為有效的措施[1]。為此，近些年我國(guó)民用建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)在不斷提高外窗遮陽(yáng)隔熱性能要求，如JGJ 134—2010《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定窗墻比≤0.6時(shí)，外窗綜合遮陽(yáng)系數(shù)≤0.25?？紤]到冬季射入室內(nèi)的陽(yáng)光可以顯著降低建筑冬季采暖能耗，以及過(guò)渡季節(jié)的建筑室內(nèi)照明需要，因此，南方地區(qū)多層建筑外窗設(shè)置的遮陽(yáng)應(yīng)是活動(dòng)外遮陽(yáng)裝置。但是高層建筑和臺(tái)風(fēng)地區(qū)的建筑外窗采用活動(dòng)外遮陽(yáng)系統(tǒng)存在一定的安全隱患；活動(dòng)外遮陽(yáng)系統(tǒng)還會(huì)因日曬雨淋影響耐久性，無(wú)法正常使用；有的建筑因表面外觀有特殊要求或者外窗的外推開(kāi)啟形式限制，不宜采用活動(dòng)外遮陽(yáng)。而活動(dòng)中置遮陽(yáng)系統(tǒng)可以滿足建筑遮陽(yáng)安全、耐久、外觀、適用和后期維護(hù)的要求。

目前，活動(dòng)中置遮陽(yáng)采用的活動(dòng)遮陽(yáng)簾與外遮陽(yáng)相同，多為普通低反射金屬百葉簾或者半透光紡織折疊簾等，這類遮陽(yáng)簾用于外遮陽(yáng)系統(tǒng)時(shí)，有很好的隔熱降溫節(jié)能效果，但是用于中置遮陽(yáng)產(chǎn)品時(shí)，其太陽(yáng)輻射得熱量較高，節(jié)能效果變差，已不能滿足夏熱冬冷、夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大窗墻比外窗遮陽(yáng)的要求，限制了中置遮陽(yáng)系統(tǒng)在南方地區(qū)的應(yīng)用[2]。為降低活動(dòng)中置遮陽(yáng)系統(tǒng)得熱量，提高活動(dòng)中置遮陽(yáng)簾的外表面反射比和遮陽(yáng)簾遮蔽性能是最主要的2項(xiàng)技術(shù)措施，對(duì)此，目前國(guó)內(nèi)外尚未進(jìn)行深入研究。本文在提高中置遮陽(yáng)簾外表面反射比和遮蔽性能研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了模擬太陽(yáng)光輻射下，不同反射比和遮蔽性能中置遮陽(yáng)簾對(duì)中置活動(dòng)遮陽(yáng)得熱影響的對(duì)比試驗(yàn)研究。

1 遮陽(yáng)簾反射材料選擇、反射比測(cè)試及高反射、高遮蔽中置遮陽(yáng)試件制作

活動(dòng)中置遮陽(yáng)簾的反射比對(duì)得熱有較大影響，為提高中置遮陽(yáng)簾外表面的反射比，需要選擇應(yīng)用反射率更高的表面涂料。本文試驗(yàn)選擇了高反射涂料和高漫射納米涂料2種，在試驗(yàn)室實(shí)測(cè)普通遮陽(yáng)簾材料和采用高反射涂料遮陽(yáng)簾表面的反射比的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 普通遮陽(yáng)簾和高反射涂料遮陽(yáng)簾的反射比

從表1可見(jiàn)，普通中置遮陽(yáng)百葉簾和折疊簾外表面的太陽(yáng)光反射比相對(duì)較低。

高反射涂料的選擇除了太陽(yáng)光反射比要高，還要考慮熱反射涂料相對(duì)于太陽(yáng)光不同波長(zhǎng)的反射性能，即太陽(yáng)光輻射強(qiáng)度最強(qiáng)的400～1100 nm波長(zhǎng)范圍的反射比要比較高。采用了不同表面涂料的百葉，相對(duì)于不同波長(zhǎng)的反射分布曲線與太陽(yáng)光光譜曲線的對(duì)照如圖1所示。

從圖1可以看出，高反射涂料和高漫反射涂料在太陽(yáng)光輻射最強(qiáng)波段都有較好的反射性能。鑒于高反射涂料的價(jià)格較為低廉，本試驗(yàn)選用高反射涂料。

圖1 不同涂料百葉的太陽(yáng)光反射比曲線

將高反射涂料涂刷于百葉簾的外表面，使其表面的太陽(yáng)光反射比由0.65提高到0.87，制成高反射比百葉簾，本試驗(yàn)活動(dòng)中置百葉遮陽(yáng)試件提高遮蔽性能的方式是調(diào)整百葉提升繩的位置偏向室內(nèi)，以增大百葉的傾斜角度，可以使原來(lái)約68°傾斜角增大到約73°。制作完成的高反射高遮蔽活動(dòng)中置百葉遮陽(yáng)試件如圖2所示，尺寸為1.5 m×1.5 m。

圖2 高反射高遮蔽中置百葉遮陽(yáng)試件

試驗(yàn)選擇的中置折疊簾試件有可透光和不透光（高遮蔽）2種，普通可透光折疊簾布的透光性能試驗(yàn)實(shí)測(cè)的透射比為0.22，普通不透光折疊簾的透射比基本為0，折疊簾的實(shí)測(cè)外表面太陽(yáng)光反射比為0.52。同樣選擇太陽(yáng)光反射比為0.87的熱反射涂料，將該涂料用于中置折疊簾外表面后，實(shí)測(cè)折疊簾外表面太陽(yáng)光反射比可以提高到0.65，分別制成高反射可透光活動(dòng)中置折疊簾試件及高反射不透光高遮蔽活動(dòng)中置折疊簾試件，尺寸為1.5 m×1.5 m，如圖3所示。

圖3 高反射高遮蔽中置折疊簾遮陽(yáng)試件

2 模擬太陽(yáng)光輻射活動(dòng)中置遮陽(yáng)得熱試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

遮陽(yáng)產(chǎn)品的太陽(yáng)光輻射得熱的測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)分別為：光源、熱箱、冷箱（及試件）、測(cè)試平臺(tái)界面（見(jiàn)圖4）。

圖4 光源箱、熱箱、冷箱試件及測(cè)試平臺(tái)界面

測(cè)試系統(tǒng)采用的太陽(yáng)光模擬燈源的模擬光譜曲線與太陽(yáng)光透過(guò)大氣層后的光譜曲線有較好的吻合度，可以保證模擬試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。實(shí)測(cè)試驗(yàn)的模擬太陽(yáng)光輻射照度設(shè)備設(shè)定為810 W/m2，相當(dāng)于夏熱冬冷地區(qū)夏季太陽(yáng)輻射平均照度。針對(duì)不同性能的中置遮陽(yáng)試件，按照以下試驗(yàn)程序進(jìn)行實(shí)測(cè)：

（1）熱箱、冷箱、防護(hù)箱均保持26℃等溫，穩(wěn)定時(shí)間40～60 min，測(cè)試設(shè)備在等溫條件的系統(tǒng)誤差；

（2）熱箱保持35℃，冷箱保持26℃，保持溫差9℃；

（3）穩(wěn)定熱箱和冷箱溫差，穩(wěn)定時(shí)間40～60 min；

（4）溫差穩(wěn)定期間，每1 min測(cè)讀記錄1次數(shù)據(jù)，10 min計(jì)算1項(xiàng)平均值，記錄進(jìn)入冷箱的能量值；

（5）整理數(shù)據(jù)，計(jì)算得熱量；

（6）分析得熱變化及遮陽(yáng)系數(shù)；

（7）重復(fù)試驗(yàn)1次，取2次試驗(yàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值作為測(cè)試結(jié)果。

2.2 高反射高遮蔽中置百葉遮陽(yáng)的得熱對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

活動(dòng)中置遮陽(yáng)的對(duì)比得熱試驗(yàn)應(yīng)在相似的環(huán)境中進(jìn)行，以減小環(huán)境影響誤差，利于結(jié)果對(duì)比。普通中置百葉遮陽(yáng)簾試件、高反射中置百葉遮陽(yáng)簾試件及高反射高遮蔽中置百葉遮陽(yáng)簾試件分別在模擬太陽(yáng)光輻射下各進(jìn)行2次得熱試驗(yàn)，檢測(cè)時(shí)間、實(shí)測(cè)得熱量數(shù)據(jù)、得熱量降低比例及以基準(zhǔn)得熱量1686.8 W計(jì)算的綜合遮陽(yáng)系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 不同反射比和遮蔽性能的活動(dòng)中置百葉簾遮陽(yáng)得熱試驗(yàn)結(jié)果

從表2可知，與普通百葉簾相比，高反射百葉簾的表面太陽(yáng)光反射比提高了0.22，得熱量降低57.3 W，相當(dāng)于遮陽(yáng)降低輻射得熱25.5 W/m2，綜合遮陽(yáng)系數(shù)降低到0.275；高反射高遮蔽活動(dòng)中置百葉遮陽(yáng)試件總得熱量比普通中置百葉遮陽(yáng)可降低130.7 W，相當(dāng)于遮陽(yáng)降低輻射得熱58.1 W/m2，綜合遮陽(yáng)系數(shù)降低到0.231，節(jié)能效果明顯。高反射高遮蔽活動(dòng)中置百葉遮陽(yáng)完全可以符合GJ 134—2010規(guī)定的大窗墻比、小框窗比時(shí)綜合遮陽(yáng)系數(shù)≤0.25的最高要求，同樣也可以符合JGJ 75—1012《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》窗墻比≤0.45、小框窗比的綜合遮陽(yáng)系數(shù)≤0.3的要求，為南方地區(qū)高層建筑和臺(tái)風(fēng)地區(qū)建筑的外窗遮陽(yáng)提供了可應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)。

2.3 高反射高遮蔽活動(dòng)中置折疊簾遮陽(yáng)的得熱對(duì)比試驗(yàn)

活動(dòng)中置折疊布遮陽(yáng)簾得熱量的測(cè)試程序及環(huán)境要求與活動(dòng)中置百葉遮陽(yáng)試件的測(cè)試相同。4組試件分別為普通可透光活動(dòng)中置折疊簾遮陽(yáng)、高反射活動(dòng)中置可透光折疊簾遮陽(yáng)、普通活動(dòng)中置不透光折疊簾遮陽(yáng)及高反射活動(dòng)中置不透光折疊簾遮陽(yáng)。利用上述測(cè)試設(shè)備，在模擬太陽(yáng)光輻射下，每組試件測(cè)試2次，各試件的得熱量及以基準(zhǔn)得熱量1686.8 W計(jì)算的綜合遮陽(yáng)系數(shù)見(jiàn)表3。

由表3可知，與普通中置可透光折疊簾相比，高反射中置可透光折疊簾的外表面太陽(yáng)光反射比提高24.3%，試件得熱降低36.9%，降低的得熱量為278.1 W，相當(dāng)于外窗得熱降低了123.6 W/m2，降低能耗較大，遮陽(yáng)系數(shù)也由0.45降低到0.28。

與普通中置不透光折疊簾相比，高反射中置不透光折疊簾的外表面太陽(yáng)光反射比提高，試件得熱降低54.2%，提高表面反射比的節(jié)能效果明顯優(yōu)于活動(dòng)中置百葉簾遮陽(yáng)和活動(dòng)中置可透光折疊簾遮陽(yáng)，較普通中置可透光折疊簾降低的得熱量為484.9 W，相當(dāng)于外窗得熱降低了215.5 W/m2，降低能耗效果非常明顯。遮陽(yáng)系數(shù)也降低到0.16，其遮陽(yáng)效果已經(jīng)達(dá)到外遮陽(yáng)的效果，完全符合JGJ 134—2010及JGJ 75—2012對(duì)所有不同體型系數(shù)建筑、大窗墻比、小框窗比的西向、東向外窗綜合遮陽(yáng)系數(shù)分別≤0.25及≤0.2的要求。為南方地區(qū)高層建筑和臺(tái)風(fēng)地區(qū)建筑的大窗墻比的西向、東向外窗遮陽(yáng)提供了可應(yīng)用的節(jié)能技術(shù)。

表3 不同反射比折疊布遮陽(yáng)簾的得熱試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

（1）我國(guó)民用建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)不斷提高外窗遮陽(yáng)隔熱性能要求，是對(duì)南方建筑夏季節(jié)能重要性逐步認(rèn)識(shí)的必然結(jié)果。但是南方地區(qū)高層建筑和臺(tái)風(fēng)地區(qū)建筑缺乏可采用的相應(yīng)的高隔熱中置遮陽(yáng)產(chǎn)品。

（2）試驗(yàn)研究表明，提高中置遮陽(yáng)簾外表面的反射比和遮陽(yáng)簾的遮蔽性能，是改善隔熱、降低中置遮陽(yáng)輻射得熱的主要技術(shù)措施，透射比越低的遮陽(yáng)簾通過(guò)提高反射比得到的節(jié)能效果越好，高反射不透光中置折疊簾試件得熱降低可達(dá)到54.2%。

（3）采用高反射、高遮蔽的活動(dòng)中置百葉遮陽(yáng)技術(shù)，可明顯降低建筑外窗輻射得熱，使綜合遮陽(yáng)系數(shù)由0.309降低到0.231，可符合夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)大窗墻比、小框窗比的外窗綜合遮陽(yáng)系數(shù)≤0.25要求，推廣應(yīng)用節(jié)能效果明顯。

（4）采用高反射的活動(dòng)中置不透光折疊簾遮陽(yáng)技術(shù)，降低輻射得熱效果更大，使綜合遮陽(yáng)系數(shù)降低到0.16，可以滿足夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)民用建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)大窗墻比、小框窗比外窗綜合遮陽(yáng)系數(shù)分別≤0.25及≤0.2的要求，推廣應(yīng)用節(jié)能效果非常明顯。

[1]李磊，張立杰，張小麗，等.地理特征、人口分布及用電負(fù)荷對(duì)深圳城市熱島效應(yīng)的影響分析[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2012，32（12）：3073-3077.

[2]曹毅然，張小，金星，等.透過(guò)遮陽(yáng)系統(tǒng)的室內(nèi)太陽(yáng)輻射得熱量實(shí)驗(yàn)研究[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（6）：1169-1173.