天津常用建筑外窗遮阳系数的计算

□文/杜大勇 宋连杰 李 莹 杜家林

1 遮阳系数

遮阳系数是玻璃遮挡或抵御太阳光能的能力，是指太阳辐射总透射比与3mm厚普通无色透明平板玻璃的太阳辐射比值。即在给定条件下，玻璃、门窗或玻璃幕墙的太阳光总透射比与相同条件下相同的标准玻璃的太阳光总透射比比值。遮阳系数越小，阻挡阳光热量向室内辐射的性能越好，从而可降低夏季的空调能耗。外窗（含透明幕墙，采光顶）的遮阳系数可以通过采用不同遮阳系数的玻璃或采用外遮阳装置达到设计的要求。

本文只讨论外窗本身的遮阳系数。太阳光总透射比是通过玻璃、门窗或玻璃幕墙成为室内得热量的太阳辐射部分与投射到玻璃、门窗或玻璃幕墙构件上的太阳辐射照度比值。成为室内得热量的太阳辐射部分包括太阳辐射通过辐射透射的得热量和太阳辐射被构件吸收再传入室内的得热量两部分。透明玻璃、不同颜色的着色玻璃、热反射玻璃及Low-E中空玻璃膜层的位置都有不同遮阳系数和光学性能。单层、两层和多层玻璃的遮阳系数依据行业现行标准JGJ/T151—2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》进行检测和计算获得。

1.1 各种窗玻璃的遮阳系数

各种玻璃的遮阳系数按式（1）计算

式中：SCB——各种玻璃的遮阳系数；

g——各种玻璃的太阳光总透射比，g＝τs＋∑qin,i，%；

τs——各种玻璃的太阳光直接透射比，%；

qin,i——各种玻璃向室内侧的二次热传递系数，%。

一层、二层、三层玻璃的太阳光直接透射比τs及其向室内侧的二次热传递系数qin,i的检测和计算比较繁杂，可详见行业现行标准JGJ/T151—2008。

1.2 外窗遮阳系数

目前，建筑设计中外窗本身的遮阳系数依据行业现行标准JGJ26—2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》规定的方法进行计算

式中：SCC──外窗本身的遮阳系数；

SCB──玻璃的遮阳系数；

FK──窗框的面积，m2；

FC──外窗的面积，FK/FC为窗框面积比，塑料窗和铝合金窗分别取FK/FC＝0.3和0.2。

从而，塑料窗本身的遮阳系数SCC＝0.7SCB，铝合金窗本身的遮阳系数SCC＝0.8SCB。

为降低设计人员劳动强度，以目前天津市应用最为广泛的塑料窗和铝合金窗为例，采用替换玻璃系统的方法，分别给出塑料窗和铝合金窗的遮阳系数，供设计人员选用，见表1。

表1 各种玻璃及外窗的遮阳性能

玻璃作为采光部分对整窗遮阳系数有着决定性的影响，因此，要降低整窗的遮阳系数最有效方法就是降低玻璃系统的遮阳系数。分析表1中的数据可以发现，同样是透明玻璃，单层、双层和三层玻璃系统的遮阳系数分别为0.99、0.87和0.80，这说明随着玻璃层数的增加，玻璃系统的遮阳系数会随之降低；而在双层玻璃的中空玻璃系统中，选用不同镀膜玻璃比透明玻璃的遮阳系数降低了18%～61%；在三层玻璃的中空玻璃系统中选用不同镀膜玻璃比透明玻璃的遮阳系数降低了15%～46%，说明在中空玻璃系统中选用镀膜玻璃可以有效地降低遮阳系数。特别是在双层玻璃的中空玻璃系统中选用镀膜玻璃，遮阳系数降低的幅度更加明显。而通过选用不同透光率的膜层可以发现，随着膜层透光率的降低，玻璃遮阳系数也随之降低，因此低透光率的膜层可以有效降低玻璃的遮阳系数，但同时需要注意的是，这在一定程度上降低了外窗的采光和冬季太阳辐射得热性能，即在降低遮阳系数的同时会造成室内照明和冬季采暖能耗的上升，因此需要权衡利弊进行选择。

2 结论

从以上结果可以看出，如要达到行业现行标准JGJ 26—2010中0.45甚至0.35外窗本身的遮阳系数要求，双层甚至三层透明玻璃的中空玻璃外窗已经不能满足遮阳系数的要求，塑料窗需至少要选用中透光单Low-E双层或三层玻璃的中空玻璃系统；而铝合金窗受窗框比较小等因素的影响，如要满足0.35的遮阳系数要求，需选用低透光单Low-E双玻或三玻中空玻璃系统。