C.10.1 百叶遮阳的遮光部位是百叶系统,百叶系统是由一组相同形状和特性的板条平行排列成面状的组件。
    入射到百叶系统的太阳辐射照度I0由直射辐射照度和散射辐射照度构成。

    式中:I0——入射到百叶系统的太阳辐射照度;
          ID——直射辐射照度;
          Id——散射辐射照度。
    太阳辐射透过百叶系统的方式主要有三种:
    1 入射光中的直射辐射部分直接通过百叶系统的透空部分的透射;
    2 入射光中的直射辐射部分被百叶板条吸收、反射、透射后的散射透射;
    3 入射光中的散射辐射部分被百叶板条吸收、反射、透射后的散射透射。
    计算百叶系统的透射性能时,应考虑板条的光学性能、几何形状和位置等因素,见图6。

图6 百叶系统中的板条几何形状和位置

    计算百叶系统的遮阳性能时可采用以下模型和假设:
    1 百叶板条为漫反射,并可以忽略百叶系统边缘的作用;
    2 模型单元考虑两个相邻的百叶板条,每个板条分为k等分段,见图7;
    3 忽略板条的轻微挠曲和厚度。
    当百叶系统的入射侧受到波长为λi的散射辐射时,该散射辐射在百叶板条中间进行反射、透过和吸收后,会有一部分的散射辐射仍然以散射辐射的形式通过百叶系统透射出去,其比例为τdif,difj);一部分散射辐射被百叶系统反射到外部,其比例为ρdif,difj);还有一部分的散射辐射被百叶系统所吸收,其比例为αdifj)。这三部分有以下关系式:

    式中:τdif,difj)——百叶系统对波长为λj的散射辐射的透射比;
          ρdif,difj)——百叶系统对波长为λj的散射辐射的反射率;
          αdifj)——百叶系统对波长为λj的散射辐射的吸收率。

图7 模型单元中百叶板条的分割示意

    当把百叶板条等分成k段时(图7),则第i(1≤i≤k)段的两个表面上受到的散射辐射分别为:

    式中:Idj)——百叶系统受到外侧入射的波长为λj的散射辐射(W/m2);
          Inj)——百叶系统受到内侧入射的散射辐射,可忽略内侧环境对外部环境的散射辐射,取其为0。

C.10.2 百叶遮阳受到的直射辐射,一部分是通过百叶系统的透空部位直接透射的,一部分是经过百叶板条的吸收、透射、反射后以散射形式透射的。
    百叶系统对直射辐射的直接透射量应依据百叶的角度和几何尺寸,按投射的几何计算方法,当给定直射辐射入射角θ时,计算穿过百叶系统透空部分的直射辐射量,见图8。

图8 百叶板条受到直射辐射的部分

    解:公式(C.10.3-1)和公式(C.10.3-2)所组成的方程组,即可得到直射—散射的透射率和反射率。

C.10.5 百叶遮阳直射辐射的散射投射计算在ISO 15099《Thermal Performance of Windows,Doors and Shading Devices-detailed Calculations》中将百叶板板划分为五块,对于实际应用中的百叶遮阳板计算,将百叶板划分为两块,如图9所示,已经可以满足精度需要,其与ISO 15099《Thermal Performance of Windows,Doors and Shading Devices-detailed Calculations》中的误差可以控制在3%以内。

图9 用于计算机算法的百叶遮阳板示意

    根据公式(C.10.1-5)、公式(C.10.1-6),以及i=1和2,可以得到以下公式:

    这是一个线性方程组,未知数为Ef,1、Ef,2、Eb,1和Eb,2,其他角系数和百叶板透过率、反射率等参数也可以根据遮阳板材料特性得到,因此上述方程组可以简化为下式表示:

    采用Gauss-Seidel迭代法,可以得到上述方程组的数值解。将数值解代入到公式(C.10.1-2)和公式(C.10.1-4)中,得到透过百叶遮阳系统的太阳散射辐射和反射到百叶系统外部的散射辐射,如下式所示:

    结合入射太阳散射辐射参数,可以得到该遮阳系统对散射辐射的透过率和反射率以及吸收率。

C.9.1 由于透过遮阳板的散射辐射计算比较复杂,因此,在计算过程中可做以下的简化:
    1 水平遮阳板两边无限长;
    2 垂直遮阳板两侧板无限长;
    3 忽略遮阳板间的反射。
    水平遮阳板散射辐射透射比计算的几何关系如图4所示:

图4 水平遮阳板散射辐射透射比计算示意

    对于如图4所示水平遮阳板,当不存在水平遮阳构件时,门窗洞口受到的散射辐射照度为:

    式中:Id——水平面的天空散射辐射(W/m2)。
    设置水平遮阳板后,外窗对天穹的“视系数”减少,为了简化计算,这里近似用∠BOC(角α)与∠AOC(90°)的比例来反映天空散射辐射的减少程度。
    有遮阳板时,门窗洞口受到的散射辐射为:

    两者相比,即可得到水平遮阳的散射辐射的透射比计算公式。

C.9.2 与水平遮阳情况类似,垂直遮阳板散射辐射透射比计算的几何关系如图5所示:
    与水平遮阳情况类似,当无垂直遮阳构件时,门窗洞口受到的散射辐射照度为:

    当设置垂直遮阳后,外窗对天穹的“视系数”减少。为了简

图5 垂直遮阳板散射辐射透射比计算示意

化计算,这里采用∠BQC(角β)与水平角(180°)的比例来反映天空散射辐射的减少程度。则当有垂直遮阳时,门窗洞口受到的散射辐射为:

    与无垂直遮阳时所受散射辐射相比,即可得到散射辐射的透射比计算公式。

C.8.1 为了求得逐时太阳直射辐射透射比,需要计算得到窗口玻璃上的逐时光斑面积的大小。一般认为照射到地球表面的太阳光线是一束平行光,而一般物体或部件大都由各种有规律的平行直线构成,它们在任意平面上的投影所形成的光斑,也必然由平行四边形组成,因此,只要能找到物体上几个拐角点的投影位置,就可以利用几何原理来求的上述光斑面积和透光系数,为了简化模型,对所研究的遮阳构造做了以下近似处理:
    1 忽略窗棂对光斑面积的影响;
    2 忽略遮阳板厚度的影响;
    3 忽略遮阳板间的反射。
    对于这种类型的水平遮阳板全天光斑形式有附录表C.8.1所示的三种变化(观测点在室外,下同):由于光斑变化情况是以0壁面太阳方位角为对称的,因此,附录表C.8.1只列出了壁面太阳方位角小于0的情况,当该角度大于0时,除光斑图形发生对称变化外,计算公式相同。
    壁面太阳方位角ε是指:壁面上某点和太阳之间的连线在水平面上的投影,与壁面法线在水平面上的投影线之间的夹角。在数值上等于(太阳方位角-壁面方位角)。太阳方位角是指:太阳至地面上某给定点连线在地面上的投影与正南向的夹角,太阳偏东时为负,偏西时为正,正南为零;壁面方位角是指:壁面法线在水平面上的投影与正南向的夹角,壁面朝向偏东为负,偏西为正,正南为零。

C.6.3 按现行行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151的要求,门窗或幕墙的各个部件划分示意图见图3。
    对于严寒、寒冷地区来说,铝合金窗框在冬季完全不结露,要求过于苛刻。因此按现行行业标准《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》JGJ/T 151的要求,将门窗、幕墙各部件分类进行要求,比较合理。也就是允许框、面板中部及面板边缘区域各部分的10%面积出现结露。

图3 门窗、幕墙各部件划分示意图

    可采用二维稳态传热程序计算门窗或幕墙各个框、面板及面板边缘区域的表面温度场,与露点温度进行比较,确定是否出现结露。或者计算出框、面板及面板边缘区域的热阻值R,代入公式(C.6.3),不等式成立,则判断满足结露性能要求,反之不满足。
    一般情况下,窗框更容易出现结露,特别是铝合金窗框,如果已知窗框的传热系数的大概数值时,可按下列方法简单判断其是否结露:
    1 根据窗框的传热系数Kf,计算窗框热阻Rf

    αi——门窗、幕墙框或面板内表面换热系数[W/(m2·K)],可取3.6;
    αe——门窗、幕墙框或面板外表面换热系数[W/(m2·K)],可取16。
    2 将Rf代入公式(C.6.3),不等式成立,则判断满足结露性能要求,反之不满足。

C.4.1 非平衡保温是根据不同朝向外墙和屋面单位面积净失热量相等原理,进行围护结构热工设计的方法。现行相关标准规定了不同地区采暖建筑围护结构传热系数的限值,但由于传热系数限值的确定是基于室内外空气温差,所以建筑围护结构的传热系数限值没有朝向的区分。以外墙为例,不同朝向外墙以相同的传热系数进行构造设计,虽然能够简化构造设计难度,但对于太阳能资源丰富的地区,这种方法不利于实现节能墙体构造的优化。
    非平衡保温是指太阳辐射热作用较大的地区,因太阳热作用随采暖建筑围护结构朝向不同而差异明显,为使不同朝向外墙及屋面传热失热热流密度相等,而对不同朝向外墙及屋面采用了不同的传热系数。
    非平衡保温设计的基本原理如公式(14)~公式(17)所示:

    按上式计算可得出不同朝向外墙和屋面非平衡传热系数相关性。
    太阳能资源丰富地区建筑的节能墙体采用非平衡保温设计方法,有利于降低围护结构内壁面不对称辐射对室内热舒适的影响。
    由于本规范并非是节能标准,因此其实质是对建筑热工性能的最基本的要求,因此对于“不同朝向保温”问题,本规范侧重于提供不同朝向保温的热工设计方法。

C.3.1 本规范规定在进行隔热设计时,按照不同的运行工况,设计指标有不同的限值要求。因此,在进行隔热性能计算时,也需要区分房间在夏季是否设置了空调系统,据此来确定是自然通风房间还是空调房间,以选取不同的计算边界条件。