众所周知,活动式外遮阳在夏季,尤其是日光强烈的白天,室内比其他遮阳措施有更好的光热舒适度、视野和日光自主。带来舒适、安静环境的同时降低空调、地暖的使用能耗。那么,活动式外遮阳在夏冬季的节能到底如何呢?
一方面,太阳光热无疑是可循环、高清洁、最廉价的能源。尤其是冬天,在我国,因为各地地理位置的不同,太阳的高度角、方位角及日照时长,冬、夏季相比出现非常大的偏差,太阳的辐射强度也出现了非常大的偏差,例:夏热冬冷地区的南京,从往年的气象资料显示:如下图。
通常1月为冬季最为寒冷,由上图可见:1月的太阳辐射强度最高时出现在中午12时左右,太阳辐射强度为405w/m²,太阳的高度角和方位角分别为:35°和179°,白天最低时出现下午的17时左右,太阳的辐射强度仅为7w/m²,此时的太阳高度角和方位角为:0°和242°;而夏季的太阳辐射强度最高时出现在7月中午的12时左右,太阳辐射强度高达958w/m²,而此时的太阳高度角和方位角分别约为:81°和170°,白天最低时出现在早上6时左右,太阳辐射强度为130w/m²,而此时的太阳高度角和方位角分别约为:11°和69°;
例:南京,独栋建筑,建筑朝向为西偏北20°,周边无其他遮挡,室内处理后楼面面积288m²,南向外门窗共31.68m²(Qc约为:0.4);东西向外窗各为19.8㎡(Qc约为:0.25);玻璃占比为78%,玻璃g值为0.5,门窗的SD值为0.2;以1月和7月为代表的太阳辐射在建筑遮阳与否室内能耗情况,如下表:表一,南京1月室内遮阳与否的能耗负荷;表二,南京7月室内遮阳与否的能耗负荷。
由表一可见:1月份的11:00,该建筑的太阳辐射以南向为多,东向仍然存在,与10:00的辐射强度基本持平;14:00,太阳辐射量基本集中在该建筑西向,南向锐减严重;该建筑各朝向的太阳辐射强度均很低,各朝向的辐射量也很低,合适的窗墙比(Qc)和光通过率的门窗/幕墙来进行室内采光和太阳得热以满足室内舒适度和能耗要求尤为重要;
由表二可见:7月的该建筑各朝向的日照时长和辐射强度明显高于1月的情况;且,东向在11:00左右辐射强度到达最高点PP电子网址,南向开始出现太阳辐射,南向在12:00左右到达最高点,在15:00左右南向出现最低辐射强度,辐射强度转向西向,并在该时点出现辐射强度峰值,以后逐步降低;整个白天的太阳辐射将对室内的光热环境影响非常明显,利用活动式外遮阳来进行遮挡以有效降低太阳得热的室内影响是最为有效的措施和手段;该建筑东南西三朝向的7月太阳辐射总量基本接近,这也是为何南京的东/西晒特别令人难受的数据依据;同时看来,该建筑东、南、西三朝向设置活动式外遮阳是必要的;西向的辐射总量实际还会比1526.43W/㎡大些,因为17:00-19:00的太阳辐射客观还是存在的。
另一方面,由门窗的太阳得热系数(SHGC=(∑g*Ag+∑ρ*K/αe*Af)/Aω](其中:αe为非透光部分外表面对流换热系数)可见,对门窗/幕墙的太阳得热系数而言,这个对流次数越大,那么其太阳得热系数越小;对流次数越小,则太阳得热系数越大。但从保温的效果来说,传热系数越小,则保温效果越好,反之也成立。同理,对寒冷的1月夜晚,南京的室外平均气温约为-1°C,而室内需要维持20°C及以上,室内的热量主要是通过门窗/幕墙的传导和泄露通道来损失的,尽管门窗的传热系数K值和气密性已经做到非常高,但仅是相对而言,热损失还是客观存在的。
此时,完全关闭外遮阳,客观上降低了门窗外表面的空气对流次数(尽管外遮阳不是气密性产品),尤其是外遮阳与外门窗之间需要一定的空腔(因地为宜,综合遮阳和保温因素),南京地区建议不小于10cm为宜,对门窗的冬季保温效果还是比较明显,但也坦言,目前尚未有实测数据来支持该观点。而对于白天,尤其是光能照到的门窗,则应该完全升起外遮阳,且应保证外遮阳相对于门窗玻璃的外遮阳系数SD=1的效果,让外门窗充分太阳得热PP电子网址,这个得热也是室内主要的热源之一,且还是清洁和免费的。
夏季,太阳辐射对室内的光热环境造成明显而又直接的影响,在保证舒适度的前提下,兼顾遮阳隔热和采光,活动式外遮阳效果直接而又明显;
冬季,太阳辐射是建筑室内主要的热源之一,白天可以完全收起外遮阳,让门窗和幕墙充分太阳得热,让室内充分蓄热,降低室内负荷;而夜间,完全关闭外遮阳,不但使得室内的隐私性有保障,还能有降低门窗外表面对流次数的功能,带来保温效果!