浅谈建筑外遮阳节能性能与我国寒冷地区

1 建筑外遮阳概述

建筑物使用外遮阳产品，在夏季能有效改善室内热环境，减少空调用能。建筑遮阳在欧洲已经有130多年的历史，而在中国是从2009年开始在江苏省试点推广。根据“欧洲遮阳组织The European Solar Shading Organization”于2015年12月发表的研究报告，总体上使用建筑遮阳产品，夏季可以节约空调用能25%以上，冬季节约采暖用能10%以上。

2 建筑外遮阳产品节能实测数据

国内在建筑遮阳工程设计和投标中多采用该数据，缺少国内实测数据。

本文通过在北京（寒冷地区）对两个使用了建筑外遮阳产品(电动硬卷帘和户外FTS天棚帘)的项目进行两个月的降温节能跟踪实测，得出了在夏季使用建筑外遮阳产品可有效降低室内温度10℃以上，节电量超过30%的初步结论。

2014年夏天两个月的时间内，为了得到北京（寒冷地区）采用建筑外遮阳产品实际可以降低室内温度和节约空调用能的实测数据，依据《居住建筑节能检测标准》JGJ/T132-2009，对两款常用建筑外遮阳产品——户外FTS天篷帘和电动硬卷帘进行降温节能效果实测。

以下就以这两个实测项目为例，对建筑外遮阳产品降温和节能效果进行探究。

2.1北京中间建筑节能实测

2.1.1项目概况

中间建筑位于北京市海淀区杏石口路50号，其中5区8栋建筑面积300m2，西南向房间外窗使用电机驱动硬卷帘进行遮阳。该项目使用的电动硬卷帘是由一次性辊轧成型的双层铝合金，中间填充聚氨酯绝热发泡材料，表面经多层烤漆的帘片，片片相扣组合而成，在窗户两侧的导轨内运行，收回时藏于窗户顶部的罩壳内，伸展后可以遮阳、帘片间的透光孔可以透光、通风，完全伸展，关闭帘片间的透光孔时遮阳、隔热和保温效果优异。

图1使用硬卷帘外遮阳系统的西南向房间外观图

2.1.2检测依据

《居住建筑节能检测标准》JGJ/T132-2009。

2.1.3检测方案

为检测硬卷帘外遮阳系统（以下称硬卷帘）的遮阳效果，在别墅三层的西南向房间内均匀布置温度测点，同时在别墅屋顶外布置室外温度测点、太阳辐照度测点进行测试；布点示意图如图2。

图2西南向房间室内温度测点布置

（1）室内外温度测试：西南向房间，测点布置于室内中线及靠近外窗部位如图2），垂直方向分别布置顶部测点（离地1.5m）、底部测点（离地0.75m），每个测点放置2个温度采集记录器；同时在房间室外布置两个室外温度测点，作为室内温度分析的参考。

（2）太阳辐照度测试：在三层屋顶上放置太阳辐射计，测试太阳辐照度，为温度测试及计算提供参考。

（3）空调用电量测试：西南向房间安装有空调，在硬卷帘伸展或收回时均进行空调制冷；安装并使用电功率计对空调的用电量进行测试。

（4）遮阳效果对比方式：相邻两天，在室外平均温度、太阳辐照度基本一致的情况下，一天硬卷帘全部伸展且关闭透光孔，另一天硬卷帘全部收回；对比房间室内温度变化和空调用电量变化。为保证测试准确性，每天上午7:30关闭所有门窗，保证室内温度变化不受影响，每天晚间19:30打开全部门窗通风，保证第二天室内温度变化不受当天室内蓄热影响。

（5）测试时间：2014年8月12日~2014年8月25日，

数据分析时剔除断电时间、卷闸帘开启关闭错误时间、阴雨天数据，最后确定以2014年8月19日~2014年8月21日和2014年8月25日~2014年8月26日两组对比测试数据作为遮阳效果分析依据。

（6）检测设备：温度采集记录器、太阳辐射计（TT-11-03）、数据采集仪。

2.1.4检测结果与评价

（1）检测结果

在室外平均温度、室外辐照度基本一致的情况下选择相邻两天硬卷帘分别伸展且关闭透光孔、完全收回时的数据，对遮阳效果进行分析，室内温度对比，时间段为8:00-19:00，结果见表1。

表1各房间卷闸帘不同状态下室内平均温度和用电量

房间	时间	硬卷帘状态	室内平均温度（℃）	温差（℃）	室内平均温度最高值（℃）	温差（℃）	室外平均温度（℃）	平均/ 最高太阳辐照度（W/m2）	空调用电（整个住宅）
西南向房间	2014. 8.19	收回（关闭）	27.30	2.92	38.13	11.88	32.47	545/ 914.9	3.14
	2014. 8.20	伸展（开启）	24.38	2.92	26.25	11.88	32.01	606/ 973.5	1.78
	2014. 8.25	收回（关闭）	29.50	4.27	43.13	14.75	32.09	597/ 996.3	4.44
	2014. 8.26	伸展（开启）	25.23	4.27	28.38	14.75	32.92	509/ 986.4	2.16
注：1，室内平均温度逐时温度曲线见图2-图9。 2，节电量计算：直接使用用电量差值进行保守计算，不考虑平均温度差异。

（2）综合评价

西南向房间使用硬卷帘，在室外相同天气条件下，室内平均温度降低幅度明显，靠近外窗部位最高温度可降低12℃；从两组数据比较情况看，平均温度可降低3℃左右；实际节电量分别为43%和51%。室内各测点检测温度见表2，温度、辐照度对比图详如图3~图8。

表2西南向房间对比时间内各测点平均温度

8月19日，卷闸帘收回时不同部位室内温度
部位	1上	1下	1下	2上	2上	2下	3上	3上
仪器编号	cf050	cf025	kt240	qq1	kt101	kt216	n015	lj054
日平均温度	30.73	29.84	30.87	28.76	29.26	28.50	25.29	25.63
部位	3下	3下	4上	4上	4下	4下	室外	——
仪器编号	cf044	kt198	cf069	kt195	cf082	n050	kt010	——
日平均温度	25.63	25.88	25.94	25.42	25.43	25.44	32.47	——
8月20日，卷闸帘伸展时不同部位室内温度
部位	1上	1下	1下	2上	2上	2下	3上	3上
仪器编号	cf050	cf025	kt240	qq1	kt101	kt216	n015	lj054
日平均温度	25.66	22.81	25.55	25.36	25.35	25.02	23.38	23.72
部位	3下	3下	4上	4上	4下	4下	室外	——
仪器编号	cf044	kt198	cf069	kt195	cf082	n050	kt010	——
日平均温度	23.92	24.10	24.13	24.17	24.19	23.95	32.01	——
8月25日，卷闸帘收回时不同部位室内温度
部位	1上	1下	1下	2上	2上	2下	3上	3上
仪器编号	cf050	cf025	kt240	qq1	kt101	kt216	n015	lj054
日平均温度	33.16	32.71	33.40	30.69	31.51	30.87	26.80	27.18
部位	3下	3下	4上	4上	4下	4下	室外	——
仪器编号	cf044	kt198	cf069	kt195	cf082	n050	kt010	——
日平均温度	28.21	28.40	27.56	27.54	27.54	27.39	32.09	——
8月26日，卷闸帘伸展时不同部位室内温度
部位	1上	1下	1下	2上	2上	2下	3上	3上
仪器编号	cf050	cf025	kt240	qq1	kt101	kt216	n015	lj054
日平均温度	26.48	23.13	26.28	26.18	26.18	25.93	24.07	24.42
部位	3下	3下	4上	4上	4下	4下	室外	——
仪器编号	cf044	kt198	cf069	kt195	cf082	n050	kt010	——
日平均温度	25.02	25.20	25.11	25.20	25.14	24.90	32.92	——

图3 西南向房间8.19-8.20室内平均温度对比

图4 西南向房间8.25-8.26室内平均温度对比

图5 8.19-8.20室外平均温度变化

图6 8.25-8.26室外平均温度变化

图7 8.19-8.20室外太阳辐照度变化

图8 8.25-8.26室外太阳辐照度变化

3 示范工程——北京大兴梨园60号院

3.1 项目概况

北京大兴梨园60号院是位于北京市大兴区梨花桥附近的一所生态别墅，包含户外种植区、阳光房及住宿区，外遮阳FTS天篷帘系统应用在阳光房顶面外部，该阳光房面积为150m2。FTS遮阳系统全称“面料张力系统”（Fabrics Tension System），FTS张紧式天篷帘专为大面积水平和倾斜的玻璃建筑面设计的遮阳系统。也称为双电机张紧式天篷帘，由两台专用FTS电机同步操作（分别安装在两端的卷管内），帘布伸展到位后，一台电机停止工作，另外一台电机反转拉紧帘布，使整个帘面紧绷平整。面料采用高强度，抗拉伸的阳光面料，遮挡太阳辐射的同时透光透景，遮阳外观图如图9。

3.2 检测依据

《公共建筑节能检测标准》JGJ/T177-2009。

3.3 检测方案

为检测FTS外遮阳系统（以下称天篷帘）的遮阳效果，分别在该阳光房内顶部、中部、底部均匀布置温度测点，同时在阳光房外顶面布置室外温度测点、太阳辐照度测点进行测试；布点示意图如图10和图11。

图9 FTS外遮阳系统外观图

图10 室内温度测点布置

图11 太阳辐照度测点布置

测试方式如下：

3.3.1 室内外温度测试：

室内将长度中线五等分，在每个等分点的垂直方向布置顶部、中部、底部三个温度测点，距地面距离分别为2.25m、1.5m、0.75m，每个测点放置2个温度采集记录器；测点实景图如图10；同时在阳光房外坡屋面底部位置的地方测试室外温度，作为室内温度分析的参考。

3.3.2 太阳辐照度测试：

在坡屋面最高位置上放置太阳辐射计，测试太阳辐照度，为温度测试及计算提供参考，实景图如图11。

3.3.3 遮阳效果对比方式：

相邻两天，在室外平均温度、辐照度基本一致的情况下，一天天篷帘全部开启，一天天篷帘全部关闭；对比室内温度变化。为保证测试准确性，每天上午7:30关闭所有门窗，保证室内温度变化不受影响，每天晚间19:30打开全部门窗通风，保证第二天室内温度变化不受当天室内蓄热影响。

3.3.4 测试时间：

2014年7月16日~2014年8月12日，数据分析时剔除断电时间、阴雨天数据，最后确定2014年7月20日~7月21日和2014年7月27日~7月28日测试数据为遮阳效果分析依据。

3.3.5 检测设备：

温度采集记录器、太阳辐射计（TT-11-03）、数据采集仪。

表3室内平均温度对比表

时间	天蓬帘状态	室内平均温度（℃）	温差（℃）	室内平均温度最高值（℃）	温差（℃）	室外平均温度（℃）	平均/ 最高太阳辐照度（W/ m2）
2014. 7.20	关闭	42.45	9.95	56.31	20.25	33.88	580.81/ 1175.8
2014. 7.21	开启	32.50	9.95	36.06	20.25	32.72	589.97/ 1187.8
2014. 7.27	关闭	42.09	10.26	54.81	19.12	33.06	770.49/ 1282.9.
2014. 7.28	开启	31.83	10.26	35.69	19.12	33.27	731.79/ 1517.6
注：室内平均温度逐时温度曲线见图4、图5。

表4室内垂直高度平均温度对比表

测试部位	2014 .7.20	2014 .7.21	温差（℃）	2014 .7.28	2014 .7.27	温差（℃）
测试部位	关闭	开启	温差（℃）	关闭	开启	温差（℃）
上	43.45	35.26	8.19	43.20	32.42	10.78
中	42.51	32.51	10.00	42.16	31.84	10.32
下	41.29	32.02	9.27	40.77	31.17	9.60
注：1.表中测试部位温度为同高度五个测点的平均值；2.室外温度条件与表1相同； 3.测点布置详见图2、3。

表57月20日，遮阳帘关闭时不同部位室内平均温度(时间段为7:30-20:00)

部位	1上	1上	1中	1中	1下	1下	2上	2上
仪器编号	n008	zy026	cf077	cf078	zy031	zy017	kt120	cf033
日平均温度	43.14	42.95	42.04	42.40	39.60	39.40	43.62	43.11
部位	2中	2中	2下	3上	3上	3中	3中	3下
仪器编号	zy002	kt162	lj083	zy059	cf100	lj094	tt-3-134	n026
日平均温度	42.18	43.41	41.93	43.74	44.22	42.19	42.20	41.67
部位	3下	4上	4上	4中	4中	4下	4下	5上
仪器编号	cf064	lj100	kt249	lj073	n045	lj085	zy058	lj072
日平均温度	41.97	42.40	43.03	42.85	42.08	41.38	41.61	43.60
部位	5上	5中	5中	5下	5下	室外
仪器编号	lj067	cf098	cf109	cf071	kt142	tt-3-132	qq2	——
日平均温度	44.72	42.95	42.77	41.90	42.12	34.08	33.67	——

表67月21日，遮阳帘开启时不同部位室内平均温度(时间段为7:30-20:00)

部位	1上	1上	1中	1中	1下	1下	2上	2上
仪器编号	n008	zy026	cf077	cf078	zy031	zy017	kt120	cf033
日平均温度	32.93	32.99	32.47	32.40	31.81	31.79	33.02	32.78
部位	2中	2中	2下	3上	3上	3中	3中	3下
仪器编号	zy002	kt162	lj083	zy059	cf100	lj094	tt-3-134	n026
日平均温度	32.36	32.55	32.18	32.71	32.99	32.53	32.44	31.88
部位	3下	4上	4上	4中	4中	4下	4下	5上
仪器编号	cf064	lj100	kt249	lj073	n045	lj085	zy058	lj072
日平均温度	31.95	32.77	32.82	32.52	32.38	31.94	32.04	32.95
部位	5上	5中	5中	5下	5下	室外
仪器编号	lj067	cf098	cf109	cf071	kt142	tt-3-132	qq2	——
日平均温度	33.19	32.62	32.81	32.27	32.32	32.85	32.58	——

表77月27日，遮阳帘开启时不同部位室内平均温度(时间段为7:30-20:00)

部位	1上	1上	1中	1中	1下	1下	2上	2上
仪器编号	n008	zy026	cf077	cf078	zy031	zy017	kt120	cf033
日平均温度	32.52	32.58	31.88	31.94	31.03	30.96	32.68	32.43
部位	2中	2中	2下	3上	3上	3中	3中	3下
仪器编号	zy002	kt162	lj083	zy059	cf100	lj094	tt-3-134	n026
日平均温度	31.83	32.12	31.58	32.30	32.59	31.83	31.80	31.22
部位	3下	4上	4上	4中	4中	4下	4下	5上
仪器编号	cf064	lj100	kt249	lj073	n045	lj085	zy058	lj072
日平均温度	31.26	32.18	32.16	31.79	31.58	30.82	31.13	32.18
部位	5上	5中	5中	5下	5下	室外
仪器编号	lj067	cf098	cf109	cf071	kt142	tt-3-132	qq2	——
日平均温度	32.53	31.72	31.89	31.21	31.31	33.31	32.81	——

表87月28日，遮阳帘关闭时不同部位室内平均温度(时间段为7:30-20:00)

部位	1上	1上	1中	1中	1下	1下	2上	2上
仪器编号	n008	zy026	cf077	cf078	zy031	zy017	kt120	cf033
日平均温度	43.06	42.28	41.83	41.99	39.55	39.38	43.96	43.39
部位	2中	2中	2下	3上	3上	3中	3中	3下
仪器编号	zy002	kt162	lj083	zy059	cf100	lj094	tt-3-134	n026
日平均温度	42.07	43.31	41.76	43.33	44.08	42.02	41.63	41.39
部位	3下	4上	4上	4中	4中	4下	4下	5上
仪器编号	cf064	lj100	kt249	lj073	n045	lj085	zy058	lj072
日平均温度	41.43	42.06	42.41	42.33	41.59	39.59	40.85	42.95
部位	5上	5中	5中	5下	5下	室外
仪器编号	lj067	cf098	cf109	cf071	kt142	tt-3-132	qq2	——
日平均温度	44.49	42.45	42.42	41.33	41.67	33.50	33.04	——

3.4 检测结果与评价

3.4.1 检测结果

在室外平均温度、室外辐照度基本一致的情况下选择相邻两天天篷帘分别开启、关闭时的数据，对遮阳效果进行分析，室内温度对比，时间段为7:30-20:00，结果见表3~表4。

3.4.2 综合评价

（1）阳光房用天篷帘后，在相同天气条件下，室内平均温度降低10℃左右，平均温度30℃左右；室内最高温度降低20℃左右，室内各测点检测温度见表5~表8，温度、辐照度对比图详如图12~图15。

图12 7.20-7.21天篷帘不同状态，室内外平均温度变化对比

图13 7.27-7.28天篷帘不同状态，室内外平均温度变化对比

由图12~图15可看出，天篷帘开启和关闭两种状态变化，在室外温度条件、太阳辐照条件基本相同的情况下，室内温度降低明显，遮阳效果较好。

图14 7.20-7.21天篷帘不同状态，太阳辐照度变化

图15 7.27-7.28天篷帘不同状态，太阳辐照度变化

（2）阳光房用天篷帘后，室内顶部、中部、底部

温度均低于不使用遮阳时，其中顶部温度降低幅度最大，温度对比详如图16~图17。

（3）阳光房用天篷帘后，室内垂直方向不同部位

温度均匀度增加，室内温度均匀度较好，遮阳帘不但起到了遮阳效果，还大大改善了室内热环境；详见不同部位温度对比图16、图17。

图16 7.20-7.21天篷帘不同状态，室内不同部位温度变化

由图16~图17可看出，天篷帘开启时室内不同部位的温度均低于关闭时；室内顶部温度降低幅度最大。天篷帘开启时室内不同部位的温度变化较为平缓，室内温度均匀度较好，遮阳帘不但起到了遮阳效果，还大大改善了室内热环境。

图17 7.27-7.28天篷帘不同状态，室内不同部位温度变化

4 结论

通过北京（寒冷地区）这两个项目的实测数据采集和分析，获得了以下数据：使用建筑外遮阳产品后，在相同天气条件下（室外太阳辐射度和温度基本一致），室内平均温度降低10℃左右；室内最高温度降低20℃左右。同时，在使用建筑外遮阳产品后室内垂直方向不同部位温度均匀度增加，室内温度均匀度较好，大大改善了室内热环境。

通过对空调用电量的数据采集，同时通过相关节能公式的推算得出理论节能数据：节电30%，而实测得到的节电量高达51%。得出了使用建筑遮阳产品能有效降低建筑能耗，提高室内热舒适度这一结论。

参考标准：

[1]《公共建筑节能检测标准》JGJ/T177-2009:4.建筑物室内平均温度、湿度检测.

[2]《居住建筑节能检测标准》JGJ/T132-2009：4.室内平均温度4.1检测方法.

作者

北京科尔建筑节能技术有限公司吴亚洲

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