沈長(zhǎng)亮 （重慶師范大學(xué)，重慶 401331）

0 前言

在夏季，遮陽(yáng)既可以降低空調(diào)能耗，又可以調(diào)節(jié)室內(nèi)光環(huán)境，節(jié)約照明能耗。此外，遮陽(yáng)還有提高室內(nèi)熱舒適、視覺舒適感和促進(jìn)自然通風(fēng)的作用，合理的遮陽(yáng)措施（如遮陽(yáng)卷簾）還可作為冬季降低采暖能耗的有效手段。在歐洲遮陽(yáng)組織發(fā)表的《歐洲25國(guó)遮陽(yáng)系統(tǒng)節(jié)能及二氧化碳排放研究報(bào)告》中指出，采用建筑遮陽(yáng)裝置的建筑，能實(shí)現(xiàn)的總體平均節(jié)能指標(biāo)為：節(jié)約空調(diào)能耗為25%，節(jié)能采暖能耗約為10%[1]。

圖1 內(nèi)遮陽(yáng)設(shè)施對(duì)太陽(yáng)輻射的影響

當(dāng)前，關(guān)于建筑遮陽(yáng)的研究和應(yīng)用主要在外遮陽(yáng)方面。而內(nèi)遮陽(yáng)可以將進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)光漫反射，降低太陽(yáng)光輻射強(qiáng)度，有效改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量，避免眩光。由于避免了太陽(yáng)光直接輻射，建筑材料及構(gòu)造的耐久性要求也相應(yīng)較低，而且內(nèi)遮陽(yáng)造價(jià)低、便于操作和維修，由于內(nèi)遮陽(yáng)具有設(shè)置便捷、功能多樣、美觀大方等優(yōu)點(diǎn)而得到大量應(yīng)用，尤其是在蔬菜種植和智能溫室方面得到更加廣泛的應(yīng)用。加強(qiáng)建筑內(nèi)遮陽(yáng)、外遮陽(yáng)與建筑一體化的研究，對(duì)于提高室內(nèi)熱舒適性、降低建筑能耗具有重要的意義。

1 內(nèi)遮陽(yáng)對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境方面的研究

內(nèi)遮陽(yáng)裝置在改善室內(nèi)熱環(huán)境方面具有重要作用，良好的遮陽(yáng)措施能夠有效減少太陽(yáng)直射，降低室內(nèi)溫度，提高室內(nèi)熱舒適性。丁勇等通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，內(nèi)遮陽(yáng)房間的內(nèi)墻內(nèi)表面溫度比沒(méi)有設(shè)置內(nèi)遮陽(yáng)的房間平均低0.6℃～1℃，但其自然采光照度下降了81%，內(nèi)遮陽(yáng)可以有效削減太陽(yáng)輻射熱，內(nèi)遮陽(yáng)房間的空調(diào)節(jié)能率達(dá)到了17.24%左右[2]。竇枚等選取重慶、上海、武漢3個(gè)城市，通過(guò)模擬得出溫度在28℃以下的房間受遮陽(yáng)影響最大，采用外窗遮陽(yáng)后室內(nèi)舒適溫度時(shí)數(shù)能提高40%～68%[3]。任艷芳等研究了不同內(nèi)遮陽(yáng)材料對(duì)室內(nèi)的降溫效果，在試驗(yàn)所選的材料中鋁箔的降溫效果最為明顯[4]。

Tzempelikos等采用Gagge兩節(jié)點(diǎn)熱舒適模型，分析了卷簾遮陽(yáng)結(jié)合不同遮陽(yáng)系數(shù)玻璃窗對(duì)室內(nèi)熱舒適的影響，結(jié)果顯示遮陽(yáng)能有效降低室內(nèi)輻射溫度不對(duì)稱性，改善室內(nèi)熱舒適度[5]。Palmero等人利用TRNSYS分析百葉遮陽(yáng)在歐洲的節(jié)能效果，研究了不同季節(jié)透過(guò)遮陽(yáng)系統(tǒng)的太陽(yáng)能輻射量和對(duì)室內(nèi)溫度的影響[6]。

2 內(nèi)遮陽(yáng)對(duì)室內(nèi)光環(huán)境方面的研究

由于內(nèi)遮陽(yáng)設(shè)施可以阻擋太陽(yáng)直射輻射，因此對(duì)室內(nèi)光環(huán)境的影響較大。天津大學(xué)張立超利用Daysim軟件對(duì)辦公室采光進(jìn)行模擬，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出，采光系數(shù)不能準(zhǔn)確反映地域性及室內(nèi)采光環(huán)境，而動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)DA、UDI等則具有較高的準(zhǔn)確性和適用性[7]。東南大學(xué)的趙忠超研究了辦公室內(nèi)有無(wú)遮陽(yáng)對(duì)UDI的影響，結(jié)果表明，采用動(dòng)態(tài)窗簾可以使進(jìn)深1～5m區(qū)域的UDI達(dá)80%[8]。

在國(guó)外，Lim Y W等將工作面照度（WPI）在300～500lx之間視為最佳水平[9]。K.W.Mui等對(duì)香港辦公室光照可接受度進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，有41%的人不能接受300lx以下照度，22%的人不能忍受照度大于1000lx[10]。Tzempelikos A將UDI分為三部分，其中500-1000lx在模擬中被認(rèn)為是較為理想的范圍[11]。

3 內(nèi)遮陽(yáng)對(duì)能耗方面的研究

遮陽(yáng)設(shè)施對(duì)建筑能耗的影響一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)，但這些研究都集中在玻璃自遮陽(yáng)、固定外遮陽(yáng)方面，有關(guān)內(nèi)遮陽(yáng)方面的研究較少。實(shí)際上，通過(guò)對(duì)內(nèi)遮陽(yáng)裝置進(jìn)行改造，如鍍鋁窗簾，其遮陽(yáng)效果并不比一般外遮陽(yáng)效果差。

李岳等對(duì)纖維織物遮陽(yáng)材料設(shè)置在窗口與窗外進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試得出，在窗口內(nèi)設(shè)置纖維織物作為遮陽(yáng)材料可削減60%以上的太陽(yáng)輻射熱，在窗口外設(shè)置則可削減約75%的太陽(yáng)輻射熱[12]。楊燕萍使用PBECA軟件模擬計(jì)算得出使用軟卷簾遮陽(yáng)進(jìn)行改造，夏季空調(diào)耗電量將會(huì)減少17%左右，單位面積能耗減少4.11kwh[13]。王歡等模擬計(jì)算結(jié)果表明:所有采用的遮陽(yáng)措施中效果最明顯的是內(nèi)懸掛淺色窗簾及雙層玻璃并以0.4m水平探出的遮陽(yáng)板[14]。

Ylenia Cascone等用MATLAB軟件進(jìn)行編程，詳細(xì)分析了在不同復(fù)雜條件下建筑模型遮陽(yáng)情況及對(duì)建筑能耗的影響[15]。Littlefair等采用D0E-2軟件研究了英國(guó)某公共建筑在采取不同遮陽(yáng)方式（內(nèi)遮陽(yáng)，固定遮陽(yáng)、外遮陽(yáng)）下的節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性和碳減排量[16]。

4 內(nèi)遮陽(yáng)控制策略的研究

與固定遮陽(yáng)相比，使用智能水平較高的遮陽(yáng)設(shè)施對(duì)降低夏季空調(diào)能耗的貢獻(xiàn)更大。我國(guó)的東方明珠觀光塔、法國(guó)的winterthur大廈等都已采用了智能內(nèi)遮陽(yáng)簾。目前遮陽(yáng)的控制策略主要有時(shí)間控制、室內(nèi)溫度控制、太陽(yáng)輻射強(qiáng)度控制、太陽(yáng)照度控制等。

在兼顧隔熱和采光性能前提下，根據(jù)室外光熱環(huán)境對(duì)百葉進(jìn)行合理控制時(shí)，室內(nèi)制冷和照明綜合能耗將會(huì)更小，節(jié)能率高達(dá)40%[17-18]。天津大學(xué)的姚健將遮陽(yáng)狀態(tài)分為遮擋窗戶面積的0%，20%，40%，60%，80%和100%，以此研究遮陽(yáng)隨機(jī)調(diào)節(jié)行為對(duì)室內(nèi)光熱環(huán)境的影響，指出遮陽(yáng)的調(diào)節(jié)行為對(duì)建筑節(jié)能和室內(nèi)光熱環(huán)境有著重要影響[19]。

Geoffrey介紹了三種遮陽(yáng)控制方法：室內(nèi)溫度控制、太陽(yáng)輻射控制和結(jié)合室內(nèi)溫度和太陽(yáng)輻射的綜合控制，通過(guò)分析對(duì)室內(nèi)舒適性和的空調(diào)能耗影響，指出不同的遮陽(yáng)控制模式對(duì)室內(nèi)舒適性和空調(diào)能耗有較大影響[20]。Steinar Grynnin等通過(guò)控制室內(nèi)溫度、眩光和室內(nèi)是否制冷等提出了6種遮陽(yáng)控制策略，指出南向房間采取合適遮陽(yáng)策略可降低9%左右能耗[21]。

5 當(dāng)前內(nèi)遮陽(yáng)存在的主要問(wèn)題及發(fā)展方向

①在靜態(tài)采光評(píng)價(jià)指標(biāo)中，采光系數(shù)是應(yīng)用最為廣泛的，但它僅規(guī)定了采光的最小值，難以用來(lái)評(píng)價(jià)采光質(zhì)量的優(yōu)劣；而動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)“有效全自然采光時(shí)間百分比（UDI）”則是以一年為周期，不能表示瞬時(shí)采光情況，目前研究中缺少評(píng)價(jià)采光優(yōu)劣的瞬時(shí)指標(biāo)。

②遮陽(yáng)設(shè)施不僅能夠調(diào)節(jié)室內(nèi)光環(huán)境，還可用于調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度進(jìn)而改善光熱環(huán)境和通風(fēng)情況。但國(guó)內(nèi)這方面的實(shí)驗(yàn)研究較少，缺少有針對(duì)性的光、熱和通風(fēng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，導(dǎo)致遮陽(yáng)在研究過(guò)程中缺乏有效的理論支持。

③建筑遮陽(yáng)會(huì)影響建筑得熱、室內(nèi)采光和通風(fēng)，尤其是利用玻璃自遮陽(yáng)產(chǎn)品，會(huì)給室內(nèi)自然通風(fēng)造成一定影響。因此，只有將建筑內(nèi)、外遮陽(yáng)和玻璃綜合搭配起來(lái)，并與建筑一體化有機(jī)結(jié)合，才能在最大限度地降低能耗的同時(shí)，提高室內(nèi)人員的舒適性。而國(guó)內(nèi)外，在這方面的研究更少，需要更多的努力。

④遮陽(yáng)的理論推導(dǎo)上，目前主要著眼于太陽(yáng)直射輻射得熱量等變量的影響，很少考慮考慮太陽(yáng)散射輻射得熱量的影響，當(dāng)然這也與太陽(yáng)輻射理論基礎(chǔ)方面研究的不足有關(guān)。所以需要對(duì)此作進(jìn)一步的研究。

⑤盡管國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開始了遮陽(yáng)調(diào)控策略的研究，但這些策略絕大多數(shù)為完全開啟和完全關(guān)閉兩種狀態(tài)，而大部分建筑內(nèi)遮陽(yáng)設(shè)施所處的狀態(tài)是部分開啟的，這與實(shí)際情況并不相符。同時(shí)，國(guó)外的氣象條件及遮陽(yáng)標(biāo)準(zhǔn)并不適用于我國(guó)。因此，需要研究針對(duì)我國(guó)不同地區(qū)氣候特點(diǎn)、不同控制措施相結(jié)合的綜合遮陽(yáng)控制策略。

⑥隨著建筑節(jié)能觀念的深入人心，建筑遮陽(yáng)越來(lái)越受建筑師的關(guān)心。但當(dāng)前遮陽(yáng)設(shè)施還相對(duì)比較固定，新的遮陽(yáng)設(shè)施產(chǎn)品不多，需要將更多的研究成果轉(zhuǎn)化成實(shí)際應(yīng)用。

6 小結(jié)

遮陽(yáng)系統(tǒng)的作用對(duì)于建筑節(jié)能是極其重要的，但由于現(xiàn)代遮陽(yáng)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展才剛剛起步，研究水平和使用狀況都相對(duì)滯后，需要大家不斷努力，推動(dòng)遮陽(yáng)技術(shù)在我國(guó)的健康蓬勃發(fā)展，為進(jìn)一步降低建筑能耗、提高室內(nèi)人員舒適性做出更大貢獻(xiàn)。

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