天津常用建筑外窗遮陽系數的計算

□文/杜大勇 宋連杰 李 瑩 杜家林

1 遮陽系數

遮陽系數是玻璃遮擋或抵御太陽光能的能力，是指太陽輻射總透射比與3mm厚普通無色透明平板玻璃的太陽輻射比值。即在給定條件下，玻璃、門窗或玻璃幕墻的太陽光總透射比與相同條件下相同的標準玻璃的太陽光總透射比比值。遮陽系數越小，阻擋陽光熱量向室內輻射的性能越好，從而可降低夏季的空調能耗。外窗（含透明幕墻，采光頂）的遮陽系數可以通過采用不同遮陽系數的玻璃或采用外遮陽裝置達到設計的要求。

本文只討論外窗本身的遮陽系數。太陽光總透射比是通過玻璃、門窗或玻璃幕墻成為室內得熱量的太陽輻射部分與投射到玻璃、門窗或玻璃幕墻構件上的太陽輻射照度比值。成為室內得熱量的太陽輻射部分包括太陽輻射通過輻射透射的得熱量和太陽輻射被構件吸收再傳入室內的得熱量兩部分。透明玻璃、不同顏色的著色玻璃、熱反射玻璃及Low-E中空玻璃膜層的位置都有不同遮陽系數和光學性能。單層、兩層和多層玻璃的遮陽系數依據行業現行標準JGJ/T151—2008《建筑門窗玻璃幕墻熱工計算規程》進行檢測和計算獲得。

1.1 各種窗玻璃的遮陽系數

各種玻璃的遮陽系數按式（1）計算

式中：SCB——各種玻璃的遮陽系數；

g——各種玻璃的太陽光總透射比，g＝τs＋∑qin,i，%；

τs——各種玻璃的太陽光直接透射比，%；

qin,i——各種玻璃向室內側的二次熱傳遞系數，%。

一層、二層、三層玻璃的太陽光直接透射比τs及其向室內側的二次熱傳遞系數qin,i的檢測和計算比較繁雜，可詳見行業現行標準JGJ/T151—2008。

1.2 外窗遮陽系數

目前，建筑設計中外窗本身的遮陽系數依據行業現行標準JGJ26—2010《嚴寒和寒冷地區居住建筑節能設計標準》規定的方法進行計算

式中：SCC──外窗本身的遮陽系數；

SCB──玻璃的遮陽系數；

FK──窗框的面積，m2；

FC──外窗的面積，FK/FC為窗框面積比，塑料窗和鋁合金窗分別取FK/FC＝0.3和0.2。

從而，塑料窗本身的遮陽系數SCC＝0.7SCB，鋁合金窗本身的遮陽系數SCC＝0.8SCB。

為降低設計人員勞動強度，以目前天津市應用最為廣泛的塑料窗和鋁合金窗為例，采用替換玻璃系統的方法，分別給出塑料窗和鋁合金窗的遮陽系數，供設計人員選用，見表1。

表1 各種玻璃及外窗的遮陽性能

玻璃作為采光部分對整窗遮陽系數有著決定性的影響，因此，要降低整窗的遮陽系數最有效方法就是降低玻璃系統的遮陽系數。分析表1中的數據可以發現，同樣是透明玻璃，單層、雙層和三層玻璃系統的遮陽系數分別為0.99、0.87和0.80，這說明隨著玻璃層數的增加，玻璃系統的遮陽系數會隨之降低；而在雙層玻璃的中空玻璃系統中，選用不同鍍膜玻璃比透明玻璃的遮陽系數降低了18%～61%；在三層玻璃的中空玻璃系統中選用不同鍍膜玻璃比透明玻璃的遮陽系數降低了15%～46%，說明在中空玻璃系統中選用鍍膜玻璃可以有效地降低遮陽系數。特別是在雙層玻璃的中空玻璃系統中選用鍍膜玻璃，遮陽系數降低的幅度更加明顯。而通過選用不同透光率的膜層可以發現，隨著膜層透光率的降低，玻璃遮陽系數也隨之降低，因此低透光率的膜層可以有效降低玻璃的遮陽系數，但同時需要注意的是，這在一定程度上降低了外窗的采光和冬季太陽輻射得熱性能，即在降低遮陽系數的同時會造成室內照明和冬季采暖能耗的上升，因此需要權衡利弊進行選擇。

2 結論

從以上結果可以看出，如要達到行業現行標準JGJ 26—2010中0.45甚至0.35外窗本身的遮陽系數要求，雙層甚至三層透明玻璃的中空玻璃外窗已經不能滿足遮陽系數的要求，塑料窗需至少要選用中透光單Low-E雙層或三層玻璃的中空玻璃系統；而鋁合金窗受窗框比較小等因素的影響，如要滿足0.35的遮陽系數要求，需選用低透光單Low-E雙玻或三玻中空玻璃系統。