高反射高遮蔽低得热活动中置遮阳的试验研究

曾宪纯，陈文杰，曾庆路

（1.浙江省建筑科学设计研究院，浙江 杭州 310012；2.浙江省建筑设计研究院，浙江 杭州 310006）

0 引言

在我国南方地区（包括夏热冬冷和夏热冬暖地区），因夏季高温及太阳强辐射会使建筑物室内升温，造成建筑物的制冷空调能耗高，且随着全球气候暖化和新建筑增加，我国南方地区夏季空调能耗还在逐年增长。为减少阳光对建筑围护表面辐射造成高能耗，对建筑东面、南面和西面外窗降低综合遮阳系数是降低夏季空调能耗最为有效的措施[1]。为此，近些年我国民用建筑节能标准在不断提高外窗遮阳隔热性能要求，如JGJ 134—2010《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》规定窗墙比≤0.6时，外窗综合遮阳系数≤0.25。考虑到冬季射入室内的阳光可以显著降低建筑冬季采暖能耗，以及过渡季节的建筑室内照明需要，因此，南方地区多层建筑外窗设置的遮阳应是活动外遮阳装置。但是高层建筑和台风地区的建筑外窗采用活动外遮阳系统存在一定的安全隐患；活动外遮阳系统还会因日晒雨淋影响耐久性，无法正常使用；有的建筑因表面外观有特殊要求或者外窗的外推开启形式限制，不宜采用活动外遮阳。而活动中置遮阳系统可以满足建筑遮阳安全、耐久、外观、适用和后期维护的要求。

目前，活动中置遮阳采用的活动遮阳帘与外遮阳相同，多为普通低反射金属百叶帘或者半透光纺织折叠帘等，这类遮阳帘用于外遮阳系统时，有很好的隔热降温节能效果，但是用于中置遮阳产品时，其太阳辐射得热量较高，节能效果变差，已不能满足夏热冬冷、夏热冬暖地区建筑节能相关标准对大窗墙比外窗遮阳的要求，限制了中置遮阳系统在南方地区的应用[2]。为降低活动中置遮阳系统得热量，提高活动中置遮阳帘的外表面反射比和遮阳帘遮蔽性能是最主要的2项技术措施，对此，目前国内外尚未进行深入研究。本文在提高中置遮阳帘外表面反射比和遮蔽性能研究的基础上，进行了模拟太阳光辐射下，不同反射比和遮蔽性能中置遮阳帘对中置活动遮阳得热影响的对比试验研究。

1 遮阳帘反射材料选择、反射比测试及高反射、高遮蔽中置遮阳试件制作

活动中置遮阳帘的反射比对得热有较大影响，为提高中置遮阳帘外表面的反射比，需要选择应用反射率更高的表面涂料。本文试验选择了高反射涂料和高漫射纳米涂料2种，在试验室实测普通遮阳帘材料和采用高反射涂料遮阳帘表面的反射比的实测数据如表1所示。

表1 普通遮阳帘和高反射涂料遮阳帘的反射比

从表1可见，普通中置遮阳百叶帘和折叠帘外表面的太阳光反射比相对较低。

高反射涂料的选择除了太阳光反射比要高，还要考虑热反射涂料相对于太阳光不同波长的反射性能，即太阳光辐射强度最强的400～1100 nm波长范围的反射比要比较高。采用了不同表面涂料的百叶，相对于不同波长的反射分布曲线与太阳光光谱曲线的对照如图1所示。

从图1可以看出，高反射涂料和高漫反射涂料在太阳光辐射最强波段都有较好的反射性能。鉴于高反射涂料的价格较为低廉，本试验选用高反射涂料。

图1 不同涂料百叶的太阳光反射比曲线

将高反射涂料涂刷于百叶帘的外表面，使其表面的太阳光反射比由0.65提高到0.87，制成高反射比百叶帘，本试验活动中置百叶遮阳试件提高遮蔽性能的方式是调整百叶提升绳的位置偏向室内，以增大百叶的倾斜角度，可以使原来约68°倾斜角增大到约73°。制作完成的高反射高遮蔽活动中置百叶遮阳试件如图2所示，尺寸为1.5 m×1.5 m。

图2 高反射高遮蔽中置百叶遮阳试件

试验选择的中置折叠帘试件有可透光和不透光（高遮蔽）2种，普通可透光折叠帘布的透光性能试验实测的透射比为0.22，普通不透光折叠帘的透射比基本为0，折叠帘的实测外表面太阳光反射比为0.52。同样选择太阳光反射比为0.87的热反射涂料，将该涂料用于中置折叠帘外表面后，实测折叠帘外表面太阳光反射比可以提高到0.65，分别制成高反射可透光活动中置折叠帘试件及高反射不透光高遮蔽活动中置折叠帘试件，尺寸为1.5 m×1.5 m，如图3所示。

图3 高反射高遮蔽中置折叠帘遮阳试件

2 模拟太阳光辐射活动中置遮阳得热试验

2.1 试验设备

遮阳产品的太阳光辐射得热的测试设备系统分别为：光源、热箱、冷箱（及试件）、测试平台界面（见图4）。

图4 光源箱、热箱、冷箱试件及测试平台界面

测试系统采用的太阳光模拟灯源的模拟光谱曲线与太阳光透过大气层后的光谱曲线有较好的吻合度，可以保证模拟试验的准确性。实测试验的模拟太阳光辐射照度设备设定为810 W/m2，相当于夏热冬冷地区夏季太阳辐射平均照度。针对不同性能的中置遮阳试件，按照以下试验程序进行实测：

（1）热箱、冷箱、防护箱均保持26℃等温，稳定时间40～60 min，测试设备在等温条件的系统误差；

（2）热箱保持35℃，冷箱保持26℃，保持温差9℃；

（3）稳定热箱和冷箱温差，稳定时间40～60 min；

（4）温差稳定期间，每1 min测读记录1次数据，10 min计算1项平均值，记录进入冷箱的能量值；

（5）整理数据，计算得热量；

（6）分析得热变化及遮阳系数；

（7）重复试验1次，取2次试验数据的算术平均值作为测试结果。

2.2 高反射高遮蔽中置百叶遮阳的得热对比试验结果

活动中置遮阳的对比得热试验应在相似的环境中进行，以减小环境影响误差，利于结果对比。普通中置百叶遮阳帘试件、高反射中置百叶遮阳帘试件及高反射高遮蔽中置百叶遮阳帘试件分别在模拟太阳光辐射下各进行2次得热试验，检测时间、实测得热量数据、得热量降低比例及以基准得热量1686.8 W计算的综合遮阳系数见表2。

表2 不同反射比和遮蔽性能的活动中置百叶帘遮阳得热试验结果

从表2可知，与普通百叶帘相比，高反射百叶帘的表面太阳光反射比提高了0.22，得热量降低57.3 W，相当于遮阳降低辐射得热25.5 W/m2，综合遮阳系数降低到0.275；高反射高遮蔽活动中置百叶遮阳试件总得热量比普通中置百叶遮阳可降低130.7 W，相当于遮阳降低辐射得热58.1 W/m2，综合遮阳系数降低到0.231，节能效果明显。高反射高遮蔽活动中置百叶遮阳完全可以符合GJ 134—2010规定的大窗墙比、小框窗比时综合遮阳系数≤0.25的最高要求，同样也可以符合JGJ 75—1012《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》窗墙比≤0.45、小框窗比的综合遮阳系数≤0.3的要求，为南方地区高层建筑和台风地区建筑的外窗遮阳提供了可应用的节能技术。

2.3 高反射高遮蔽活动中置折叠帘遮阳的得热对比试验

活动中置折叠布遮阳帘得热量的测试程序及环境要求与活动中置百叶遮阳试件的测试相同。4组试件分别为普通可透光活动中置折叠帘遮阳、高反射活动中置可透光折叠帘遮阳、普通活动中置不透光折叠帘遮阳及高反射活动中置不透光折叠帘遮阳。利用上述测试设备，在模拟太阳光辐射下，每组试件测试2次，各试件的得热量及以基准得热量1686.8 W计算的综合遮阳系数见表3。

由表3可知，与普通中置可透光折叠帘相比，高反射中置可透光折叠帘的外表面太阳光反射比提高24.3%，试件得热降低36.9%，降低的得热量为278.1 W，相当于外窗得热降低了123.6 W/m2，降低能耗较大，遮阳系数也由0.45降低到0.28。

与普通中置不透光折叠帘相比，高反射中置不透光折叠帘的外表面太阳光反射比提高，试件得热降低54.2%，提高表面反射比的节能效果明显优于活动中置百叶帘遮阳和活动中置可透光折叠帘遮阳，较普通中置可透光折叠帘降低的得热量为484.9 W，相当于外窗得热降低了215.5 W/m2，降低能耗效果非常明显。遮阳系数也降低到0.16，其遮阳效果已经达到外遮阳的效果，完全符合JGJ 134—2010及JGJ 75—2012对所有不同体型系数建筑、大窗墙比、小框窗比的西向、东向外窗综合遮阳系数分别≤0.25及≤0.2的要求。为南方地区高层建筑和台风地区建筑的大窗墙比的西向、东向外窗遮阳提供了可应用的节能技术。

表3 不同反射比折叠布遮阳帘的得热试验结果

3 结语

（1）我国民用建筑节能标准不断提高外窗遮阳隔热性能要求，是对南方建筑夏季节能重要性逐步认识的必然结果。但是南方地区高层建筑和台风地区建筑缺乏可采用的相应的高隔热中置遮阳产品。

（2）试验研究表明，提高中置遮阳帘外表面的反射比和遮阳帘的遮蔽性能，是改善隔热、降低中置遮阳辐射得热的主要技术措施，透射比越低的遮阳帘通过提高反射比得到的节能效果越好，高反射不透光中置折叠帘试件得热降低可达到54.2%。

（3）采用高反射、高遮蔽的活动中置百叶遮阳技术，可明显降低建筑外窗辐射得热，使综合遮阳系数由0.309降低到0.231，可符合夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准对大窗墙比、小框窗比的外窗综合遮阳系数≤0.25要求，推广应用节能效果明显。

（4）采用高反射的活动中置不透光折叠帘遮阳技术，降低辐射得热效果更大，使综合遮阳系数降低到0.16，可以满足夏热冬冷地区、夏热冬暖地区民用建筑节能设计标准，对大窗墙比、小框窗比外窗综合遮阳系数分别≤0.25及≤0.2的要求，推广应用节能效果非常明显。

[1]李磊，张立杰，张小丽，等.地理特征、人口分布及用电负荷对深圳城市热岛效应的影响分析[J].环境科学学报，2012，32（12）：3073-3077.

[2]曹毅然，张小，金星，等.透过遮阳系统的室内太阳辐射得热量实验研究[J].东南大学学报，2009（6）：1169-1173.