住宅建筑论文范文

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篇1

错层设计可以说是当前住宅建筑设计中比较重要的一种设计形式，这种错层设计主要有两个好处：一方面是能够充分的提高建筑住宅内部的空间利用率；另外一方面则是起到一定的美观效果。但是这种错层结构的设计并不是在所有的建筑住宅中都适用，尤其是对于一些住宅建筑面积较小的就不能够充分的利用这种结构进行设计，甚至会出现较大的反效果，而对于具体的设计内容来说，也需要考虑到住宅用户的基本需求，必须在征求了住宅用户的意见之后在进行具体的错层设计。

1．2加强对于厨房和卫生间的设计

厨房和卫生间可以说是住宅建筑中比较特殊的两个结构，其最为特殊的表现就在于其在后期的使用中常常出现各种问题影响其正常的使用，因此，必须把厨房和卫生间的设计当作一个重点和难点来抓，在设计过程中必须加强对于强度的关注，尽可能的延长其使用的期限，避免因为长期受到水的浸泡而出现损坏，并且还需要注意一些设计的细节，比如对于厨房和卫生间中的地漏设计就需要对其高度进行严格的把握避免地漏高度过高而影响到积水的排放，也不可使地漏高度太小而造成杂物堆积的现象；另外，对于卫生间内排气和换气的设计也需要切实提高设计的质量和水平，加强其换气的效果，当然，干湿分区的问题也是需要重点把握的一个设计要点。

1．3加强对于设计风格的关注

所谓的设计风格主要是就是针对住宅建筑所体现出来的主体结构和外观进行恰当的设计，以确保其在美观程度上具备较好的呈现，在这一点上，当前我国的住宅建筑设计存在明显的不足，尤其是对于很多的住宅建筑而言，基本上不会进行专门的住宅风格的设计，仅仅只是沿用以往的一些设计风格，或者是直接照搬其它的一些建筑风格，这就很可能在很大程度上阻碍我国住宅建筑设计的发展，尤其是对于住宅建筑的适应性会产生重要的影响，丢失了自身的特色也就不利于住宅建筑美的体现；基于这一点，在今后的住宅建筑设计中，设计人员应该加强对于整体风格的关注，尤其是要结合当地的环境特色进行充分的设计和思考，确保其具备自身较为独特的风格特点。

1．4切实提高设计的水平

虽然上述的几个方面和问题都体现着具体设计人员的设计水平高低，但是具体来说，设计水平的提高还必须要落实到设计图纸上，也就是说整个设计水平的衡量标准就是设计图纸的质量优劣，这也是当前住宅建筑设计中存在的一个普遍问题，当前很多的住宅建筑设计图纸存在极为明显的设计模糊、不清晰的现象，很容易造成施工的错误，并且设计的深度也存在明显的问题，对于一些细节的设计不够重视，基于这些问题来说，要想切实提高设计的水平，必须首先从设计人员入手，通过培训或者是设计规范的学习来切实加强其设计水平，最终提高整个住宅建筑的设计水平。

篇2

关键词：住宅建筑护结构耗热量指标耗冷量指标

1前言

在节能住宅的设计中，围护结构的保温状况是影响住宅冬、夏季能耗指标的重要因素。我国现行的《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》从降低冬季采暖能耗的角度，详细规定了北方各采暖地区住宅围护结构构件传热系数的上限值[1]，但这些限值主要是根据冬季的室外气象参数确定的，并没有考虑当地夏季室外气象条件的变化特点。而对于某些采暖地区（如北京），其室外气象条件的特点是冬季寒冷和夏季炎热。此外，作为影响住宅热状况的另一个重要外扰，太阳辐射对各个朝向的作用又是有所差别的。因此，为了以最少的投入获得最好的保温效果，应同时考虑室外气象条件变化的动态性和方向性对住宅围护结构保温性能的不同要求，合理地确定住宅外墙及屋面的保温性能。

住宅节能的主要目的是在满足人体热舒适的基础上，尽可能地降低机械系统的使用能耗。因此，本文以北京地区实际的住宅建筑作为研究对象，采用建筑热环境模拟分析软件DeST，分析住宅建筑外墙和屋面保温性能的变化对房间冬季耗热量指标和夏季（6、7、8月）耗冷量指标的影响，并初步确定同时满足冬、夏季住宅节能要求的护结构的保温性能。

2研究方法及工具

采用计算模拟分析的方法。相比于实验研究，这种方法可以方便有效地研究不同住宅建筑方案在各种内扰和外扰作用下的室内热状况特性（室温和负荷）。

模拟分析的工具是清华大学空调教研组经过20年时间研究开发的DeST软件。该软件对建筑热过程模拟的可靠性已通过傅里叶变换方法，在不同建筑物结构和不同室内外热扰状况下得到了验证。因此，在建筑描述、室外气象条件、室内热扰量及室温设定值定的情况下，可通过DeST模拟分析。住宅耗热量指标和耗冷量指标的全年逐时变化情况。

3研究对象

3.1建筑形式

研究对象为普通的5层居民住宅楼，其标准层的平面布局见图1所示。

为了简化问题，选取取底层、中间层（3层）和顶层的中间段及东、西端头的南、北向房间，分析它们的耗热量和耗冷量指标的变化。这些房间的功能均为卧室，房间的朝向分别为南向、北向、东南向、东北向、西南向和西北向。

图1研究对象的标准层平面

3.2围护结构

围护结构材料的选择应保证它们的传热系数不超过新节能标准中所规定的相应限值。各部分围护结构构件的具体构造及其传热系数见表1所列。

表1围护结构构件及其传热系数（W/(m2·K)）

构件具体构造传热系数

外墙

内墙

屋顶

楼板

楼地

外门

外窗

加气砼300mm。

砼隔墙140mm，内、外各抹20mm的石灰砂浆

加气砼保温屋面，防水珍珠岩保温100mm，钢肋砼150mm，内、外抹灰分别为15mm和20mm

钢肋砼150mm，上下抹灰均匀为20mm。

砼保温楼地，碎石40mm，聚苯保温150mm，内抹灰20mm。

单层阳台木制外门

单层塑钢外窗，尺寸120mm×1500mm，5mm平板玻璃。

0.96

1.14

0.54

0.70

0.29

6.31

4.70

3.3室内热扰量

住宅卧式内热源（照明灯具、家用电器及人体）的平均散热状况见表2所列。这是通过对100户住宅内热源散热状况的调查数据统计整理得出。

表2住宅卧室内热源的逐时散热状况

内热源人员总数或功率运行模式

人员2人0：00～8：00：100%，8：00～12：00及15：00～19：00：18%，13：00～14：00：60%，20：00：25%，21：00：40%，22：00：50%，23：00：60%。

照明灯具45W0：00：20%，1：00～18：00：3%，19：00：20%，20：00：30%，21：00：40%，22：00～23：00：50%。

家用电器110W0：00：20%，1：00～18：00：3%，19：00：55%，20：00～22：00：80%，23：00：40%。

3.4室外气象的条件

全年逐时的外温和太阳辐射值可通过气象数据随机生成软件Medpha得出，它们能够代表北京地区室外气象条件历年变化的平均状况。另一方面，为了更真实地反映住宅热过程的实际变化，在模拟计算中还考虑了南向阳台底板对太阳直射遮挡所导致的南外墙和南外窗所实际接受太阳辐射的变化，以及冬季由于门窗缝隙的渗透所导致室内外0.5次的通风换气和夏季的夜间通风。

3.5室温的设定值

冬季的室温设定值为16℃，夏季为28℃。

4冬季耗热量分析

冬季室外气象条件的特点是外温总是低于室温，从而使得室内热量向室外散失，而太阳辐射对降低房间冬季耗热量又总是有利的因素。因此，失热与得热这两者对住宅冬季能耗的影响是相反的。首先，图2表示出对于本文的研究对象，在不改变围护结构保温性能的基本状况下，不同楼层、不同朝向房间的耗热量指标。

图2基本状况下的房间耗热量指标

不同朝向房间的耗热量指标相差较大。其中南向房间的耗热量指标最低，并已达到节能标准所规定的要求，北向房间稍偏高，而东北、西北、东南及西南房间则明显增加。这是由于南向房间所接受的太阳辐射热较大而外墙面积又较小；而对于东北、西北、东南及西南向房间，外墙表面积的加大同时，导致了房间所接受太阳辐射热和室内向室外散热的增加，而太阳辐射热增加的幅度要小于室内室外散热的增加幅度，因此，房间的冬季耗热量指标增加。而不同楼层房间相比较，底层、中间层和顶层对应房间的耗热量指标则相差较小，这说明通过屋面向室外散失的热量与所接受的太阳辐射热基本相等。因此，住宅房间冬季耗热量指标的大小主要与房间护结构的朝向及其面积大小有关。

为了进一步分析住宅护士结构不同朝向及不同面积大小的保温效果，图3表示出各个朝向外墙及屋面单独保温（30mm厚的聚苯板）后，对应于各自的基本状况，顶层各房间耗热量指标的相对变化幅度。其中正号表示耗热量指标减少，负号表示耗热量指标增加。

图3不同朝向结构的保温效果比较

各个房间相比较，南向房间耗热量指标降低的幅度均比对应的北向房间低。因此，南向外墙单独保温的效果不如北外墙的好。而同一房间的不同外墙相比较，东、西向及北向外墙单独保温后房间耗热量指标降低的幅度基本相符，这说明这三个朝向外墙单独保温的效果基本一致。并且这些双朝向房间的所有外墙保温后，其耗热量指标降低的幅度接近30%，要好于北外墙的单独保温效果。而对于屋面保温，顶层房间的耗热量指标反而增加。分析图2和图3可看出，外墙保温效果与房间耗热量指标的变化趋势相同，即房间的耗热量指标越大，外墙保温后的效果越明显。而对于屋面，由于太阳辐射对室内热状况的影响较大，增加其保温性能反而会增加房间的耗热量。因此，住宅建筑屋面的保温性能存在一个临界值。

根据上述的分析，住宅建筑护结构保温性能的确定，也应根据其朝向及面积小大采用不均匀分布的原则。对于本文的研究对象。由于东、西向及北向外墙的保温效果基本一致而且比南向外墙及屋面的保温效果好；另一方面，东北、西北、东南及西南向房间的耗热量指标要高于北向房间的耗热量指标，而南向房间的则已满足节能标准的要求。因此，除北墙外，应着重加强东、西外墙的保温，而对南墙和屋面不采取保温措施。表3具体列出了均匀和不均匀保温方案的保温状况及保温材料的总消耗量。表4列出了在两种不同的保温方案下，顶层各房间的耗热量指标以及各房间对应于南向房间的相对耗热量指标。

表3均匀和不均匀方案的围护结构保温材料（聚苯板）的厚度(mm)及总消耗量(m3)

东向保温材料西向保温材料南向保温材料北向保温材料总消耗量

均匀保温方案

不均匀保温方案

30

80

30

80

30

30

20

74.5

43.4

表4均匀和不均匀方案下顶层房间的耗热量指标（w/m2）及相对耗热量（%）

保温方案房间朝向总和

南向北向东南西南东北西北

耗热量指标

(w/m2)均匀13.915.420.520.421.522.2114

不均匀15.915.519.719.619.819.6110

相对耗热量指标

（%）均匀1.01.11.51.51.51.6

不均匀1.00.97

5夏季耗冷量分析

北京夏季室外气象条件的特点是白天的外温高于室温，太阳辐射强烈，从而导致热量由室外向室内传递；而夜间外温则基本处在较舒适的温度范围内。鉴于室外气象条件的特点，住户一般白天拉窗帘，夜间开窗通风，因此，在模拟分析住宅夏季热状况时，应考虑夜间通风，本文设定夜间通风的换气次数为4次。类似于耗热量指标的分析，图4给出在基本状况下，研究对象不同楼层、不同朝向房间的耗冷量指标。图5表示出各个朝向外墙及屋面单独保温(30mm厚的聚苯板)后，对应于各自的基本状况，顶层各房间耗冷量指标的相对变化幅度。

图4基本状况下的房间耗冷量指标图5不同朝向护结构的保温效果

很明显，顶层房间的耗冷量指标要远大于中间层和底层的房间，而不同朝向的耗冷量指标的差异则很小，但房间耗冷量指标随朝向的变化趋势与耗热量指标相似。南向房间的耗冷量指标最小，东北、西北、东南及西南向房间的耗冷量指标则较大，北向房间的介于其中。由于太阳辐射对住宅夏季热状况是非常不利的因素，而南外墙由于南向阳台底板对太阳直射的遮挡作用，使得其接受的太阳辐射热最少；东、西向外墙的夏季太阳辐射得热最高，北向介于其中。因此，护结构接受太阳辐射热的增加相应会提高对其保温性能的要求，故满足冬、夏季住宅节能所要求的外墙保温性能相同。这与图5所示的结果基本一致。不同房间相比较，东外墙和西外墙的保温效果最明显。而同一房间相比较，各房间均是屋面保温后，耗冷量指标降低的幅度要远远大于其它外墙，这是由于屋面所接受的太阳辐射热构成了顶层房间夏季得热的主要部分。因此，与冬季状况不同的是为了满足夏季的住宅节能，应加大顶层房间屋面的保温热阻值。

图5还表明外墙保温后，部分房间的耗冷量指标反而有所增加。这是由于围护结构保温性能的增加不利于夜间室内向室外散发热量。因此，应加大室内、外的夜间通风换气，以充分利用室外的低温环境降低室温而达到减少能耗的目的。图6表示在相同的保温状况下，分别对应于不同的夜间通风条件，顶层各房间夏季耗冷量指标相对于基本状况的变化幅度。

图6不同夜间通风状况下的保温比较图7顶层房间耗热和耗冷指随屋面保温性能的变化

图6表明：加大夜间通风后，各个房间的耗冷量指标降低幅度都得到明显增加。故为了满足住宅的夏季节能要求，除增强护结构，尤其屋面的保温性能外，应着重加大室内、外的夜间通风换气。

但在上一节的分析中得出：住宅屋面的保温性能存在一个临界值，超过这个临界值，房间的耗热量指标反而会加大。因此，冬夏季不同的室外气象条件对屋面保温性能的要求是相互矛盾的。图7表示同在外墙不均匀保温的条件下，顶层南向房间的耗热量指标及耗冷量指标，随屋面保温性能的变化趋势。

篇3

自1890年（清光绪十六年）我们中国人自己在北京西苑宫庭最早亮起了电灯，到今天迅猛发展的电气事业共经历了100多年，正在为实现全国农村电气化加倍努力。中国农村小康住宅电气化近十年来有了很大进展，农村小康住宅中的电气工程虽然比不上象世界上最大的教堂—美国华盛顿大教堂、澳大利亚悉尼歌剧院、中国的亚运村、国际奥林匹克体育中心等建筑电气工程那么复杂。但毕竟是一个涉及中国数十亿农民生活中不可缺少的物质。大量的家用电器成了小康家庭财富中的支柱的财产之一，人们对用电的需求也提高了。因为小康住宅电气工程中有强电，还有弱电。如电灯、电热、空调、共用电视系统、闭路电视、有线电视、广播、电话、音响系统、传呼系统及防盗报警系统。而当今迅猛发展的建筑业对小康住宅的电气设计与施工也带来了巨大的推动作用。

人们对电光源方面的选择要求也高了，从以前的白炽灯到发光柔和的日光灯、节省电能的节能灯、高效光源灯。白炽灯将在小康住宅中逐步减少，它虽有造价低廉、安装方便等优点，但在同样的功率下，发光率低，色度差。但我们也不可忽视在豪华的装饰之中选用白炽灯泡更为富有、豪华。日光灯还是目前使用较多的产品之一。高效节能灯虽然造价高了一些，但有美观、光源色度好、省电、体积小、安装方便等优点，但目前国产的质量还没有完全过关，但最终毕竟将代替白炽灯和日光灯的趋向。

灯具外观造型变化很快，上了一批，淘汰一片。人们对灯具的外观选择要求也高了，农村小康住宅灯具外型选择一般力求大方、明快、光源适当，与室内外环境相配套。因为灯具的选择与室内的装饰档次高低是有一定联系的，在当今发展的小康住宅建筑有些是别墅式、西式、独立庭院式的这还要考虑到室外周围环境相匹配。如室外选用园林柱子灯加以修饰与整体吻合，装饰豪华的需配一些豪华灯具。所以说农村小康住宅电气设计应与整个建筑与环境相配套。

一、农村小康住宅的类型、特点与电气工程浅析：

在中国农村大地上，近几年新建了许许多多小康型住宅，一定程度上改变了人们住宅条件。小康住宅南北风格、造型差异较大，选用建筑材料也有差别，农村小康住宅基本上可分为三种类型：一是村镇居民小康住宅小区，第二是非居民小康住宅小区；第三是村镇居民和非居民综合的小康住宅小区。建筑结构形式方面有：木结构、砖木结构、砖混结构、框架结构等等。层高有一层的、二层的、三层及多层或高层的。另外农村小康住宅在形式上很多，大体分为：单元式、单体式、公寓式、组合式、庭院式、别墅式、西式等。

对于以上各种形式的农村小康住宅，建筑电气的设计与施工应因地制宜、取长补短，根据具体条件和资金来确定具体设计方案。中国地大物博，地理环境复杂，气候东、南、西、北差异明显，经济发展也不平衡。另一方面农村的小康住宅的格调也有差异。农村电气化的逐步实现，家用电器日益增多，大功率的、豪华型的农电进入农家，以前每家农户的电度表是选用1A、2（4）A、3（6）A为多，而现在许多用户连5（10）A电表都不能满足。对以前的住宅要求更换更大容量的电表与导线。家用电气化从以前的白炽灯、半导体收音机、交流电子管收音机到现在的大型电视机、家庭影院、录相机、电饭锅、电炒锅、电热器、排烟机、空调机、浴霸等。由于这些大容量家电剧增，用电负荷也相应增加，在50年代到70年代末设计安装的住宅小区的建筑电气工程已经不适应当今的电器时代，大多电气线路已承受不了强大的电流通过，以我们浙江中部地区为例，由于建筑结构的变化，以前在电气施工方面用瓷夹板、木槽板、塑料护套线，到现在用的塑料硬、半硬管，铁电线管及智能化配线。敷设方法也从以前的明敷设发展到现在的暗敷设施工。

农村住宅以前一般不设防雷保护，也不设人身与设备安全的保护设施，在农村施工中将大量的塑料护套线直接埋入墙内，给用电带来不安全因素，在施工中存在着没有进行电气工程设计，请有安装资格的电工进行安装，选材用料不严格等等缺陷，所以对于农村小康住宅的电气化工程必须十分重视，需要我们进一步去探讨、去实施。

二、小康住宅电气化基本功能设置设计。

作为小康住宅一词来讲，它的电气化设计就应该比一般农用住宅电气设计提高几个星级。但我们应根据“小康型”的原则，不能将“中康”或“大康”的模式硬套进“小康型”，设计时应本着实用、安全、节约、美观的原则。人们普遍需要的功能设施、用电负荷、用电需求都要予以尽力满足。所以在设计时要有一整套供电、用电、自控、保护、备用等一系列设备设置。

衣、食、住、行是人们不可缺少的，在人生短暂的数十年旅途中，人们工作之余各种学习、科学研究、娱乐活动、安心养神，有一半以上的时间在住宅中渡过。家庭需要用电，电给人们带来了光明和幸福，也是现代家庭的重要成员。对于小康住宅电气化设计时应满足以下条件：

（1）要有充足的电源供给；

（2）电气照明；

（3）空调系统、采暖；

（4）实验用小功率三相电源；

（5）防盗报警系统（包括交直流对讲门铃、一般门铃）；

（6）通讯系统；

（7）广播系统；

（8）音响设备系统；

（9）共用电视系统（包括家庭卫星接收、有线电视）；

（10）家庭消防电源；

（11）备用电源；

（l2）有确保人生和设备安全的保护装置。

各种不同功能的强弱电电气施工图应各自分开设计，以备安装和以后查阅。

三、插座、开关、线管的敷设施工：

在小康住宅中有许多管路，如自来水给水管（冷水、热水）、排污排废排水管、采暖管、分体式空调机管道等。为数最多的是各种强电和弱电线管。各种总线管路的垂直总管一般设在管道井内，但众多的分支管是要沿墙、沿梁、沿柱、沿地面或沿大棚内敷设的。一般情况要在240mm或370mm的墙体或混凝土中敷设，难度较大。在敷设中，要考虑到墙体和混凝土建筑荷载是否有影响。所以在设计线管方向、位置时首先考虑各种系统的需要，又要在设计时尽力把强电部分（照明动力、防盗报警、人身设备保护装置）和弱电部分（电话、广播、电视、音响）等分开，能同方向尽可能在同一方向敷设，这样便于凿刨墙体或在混凝土中预埋。在住宅中应根据人们使用位置来安排各种系统出线口。

根据一般使用情况，照明系统（包括开关、各种插座）、人身设备保护系统是分布在整个住宅之中。空调机、取暖器是分布在卧室和客厅中为宜，电热如浴霸、电热沐浴器（液化气除外）在卫生间，电饭锅、电炒锅、排烟机在厨房。实验用动力电在实验室或书房中；电视系统、电话系统一般设在客厅、卧室内；音响系统设在客厅中，部分也直接引入主卧室；广播、门铃一般在每层休息平台或门厅，广播也可以通入卧室便于收听；防盗报警系统触头设在各处门窗上下端，报警器设在卧室和客厅中。有条件的应设消防报警系统和自动喷淋系统。电灯开关一般设在1．3米为宜，插座明装1．8米一2．2米为宜，暗装距地0．3米或1．3米为宜。

总配电箱一般设在二层为宜，电源由住宅小区干线引入，如单元式的应在进入门口边上方为宜。为了防止突然停电，应增设直流备用电源，备用电源小型的可供一般路灯，大功率的可供电视机、小功率照明灯3—4小时使用，各种插座、开关的位置应设在最方便的地方。

四、人身与设备的保护装置：

篇4

1前言

太阳对于建筑的影响体现在建筑热环境、采光、空调采暖能耗以及建筑周围局部微气候等方面。在建筑的供暖、空调系统设计中，太阳辐射对供暖、空调负荷有重要的影响。因此，合理的遮阳就成为暖通空调领域节能的一个有效途径[1]。

遮阳措施概括起来可分为三类：利用绿化的遮阳、结合建筑构件处理的遮阳、专门设置的遮阳。专门设置的遮阳又包括：水平外遮阳、垂直外遮阳、百叶内遮阳、内遮阳加镀膜、活动百叶外遮阳等。遮阳板属于水平外遮阳。本文以天津地区典型气象年气象资料为依据，对天津地区住宅建筑南向墙遮阳板的构造进行建模分析，对遮阳板在不同构型尺寸条件下所能遮挡的能耗值进行编程计算。在遮阳板宽度w、遮阳板到窗户上沿距离d取不同值的条件下，通过遮阳板在夏季遮蔽的能量与冬季遮蔽的能量的差值Es-Ew来评价遮阳板构型尺寸的好坏。同时给出在不同d、w情况下，对应Es-Ew的曲线，以供设计时参考。

2气象数据分析

气象参数是影响建筑室内热环境和供暖空调能耗的一个主要因素。本文的气象资料取自中国建筑科学研究院与美国劳伦斯.伯克利国家实验室进行技术合作共同开发的26个中国城市的典型气象年（TMY）逐时气象资料。典型气象年由12个典型气象月组成，它们的选择原则如下：所选月份应是其气象参数与16年（1982-1997）平均值最为接近的月份。月与月之间的一些气象参数应该变化平滑没有突变。

本文所用到的天津地区典型气象年气象资料中，各典型气象月所取自的年份见下表：

月份

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

年份

88

87

92

85

88

82

91

87

93

88

89

90

为了对遮阳板进行能耗计算时方便，在已获得的气象资料数据的基础上用MATLAB软件对其每天的数据进行拟合，并用拟合取得的表达式的系数构成一个数据文件，从而为遮阳板的能耗分析提供数据。

3南向墙遮阳板构型设计

窗户遮阳设计有避免日照和争取日照两个方面的要求。当夏季室外气温较高时，为防止阳光射入室内，应使窗口处于遮阳构件的阴影之中；在冬季室外气温较低时，应争取阳光照射到室内，以提高室内温度。因此适当选择遮阳构件和遮阳尺寸，是遮阳设计的主要任务之一。太阳照射在南墙面时，高度角较高，故在南向及接近南向的窗口上，宜设置水平式遮阳板。这种遮阳能形成很大的遮阳区，在降低南墙表面温度和防止阳光直射窗口方面能达到很好的遮阳效果。下面主要对南向墙水平遮阳板进行建模分析。

3.1数学模型的建立

南向墙遮阳板的数学模型如图1：

图1南向墙遮阳板的数学模型

窗口上遮阳板的宽度w与遮阳板距窗户上沿的距离d之间关系：

在图1中，遮阳板宽度W=ac=bd

遮阳板到窗户下沿的距离H=d+hw

H=aa′bc=ac×secγcc′=b′c′tgh

bc=b′c′

则cc′=ac×secγ×tgh

H=W×secγ×tgh=W/(cosγ×ctgh)(3-1)

式中：hw——窗户高度（本文主要针对住宅建筑，取1.5m）

γ——太阳方位与墙面法线的夹角

h——太阳高度角

由于现在的住宅建筑较以往更重视采光，窗户面积即窗墙比明显增大。在这种情况下水平遮阳板可连成一条。在单个窗户的遮阳板设计计算时，如图1所示只能实现半窗遮阳。如需要满窗遮阳，还需求出水平板两端的延伸长度。由于同层同朝向各个窗户的遮阳板连接成一体，故在单个窗户遮阳板长度计算时其长度认为无限长，不需要考虑端部延伸的问题。

由以上建立的数学模型可以看出，我们应该利用冬、夏两季太阳高度角、方位角的变化，最大限度地增大夏季遮挡的太阳能量Es,减少冬季遮挡的太阳能量Ew。在Es-Ew取最大值时遮阳板的W、d即为适合天津地区住宅建筑南向墙遮阳板的最佳尺寸。

3.2具体研究方法的确定

在遮阳板的设计中，我们始终是遵循利用冬、夏季太阳高度角不同这条原则。其最理想的情况如图2所示：

在图中采暖季太阳高度角最高的情况下，太阳射线恰好照射到窗户的上沿。这样就可以在任意情况下保证采暖季的满窗照射。同时在空调季太阳高度角最低的情况下太阳射线恰好照射到窗户的下沿，这样就可以在任意情况下保证空调季的满窗遮阳。上述情况是我们在设计遮阳板尺寸时所希望达到的最佳情况。但经计算，为达到上述要求，遮阳板长度过长（约1.7米），同时导致遮阳板到窗户上沿的距离也过长，在实际中无法实现。

由于上述情况，我们在设计遮阳板尺寸时只能尽量兼顾夏季的遮阳和冬季的日照。由于天津地区气候的特点在近些年发生了一些变化，夏季持续高温时间明显增长，冬季最低温度也有所下降，气候类型趋近于夏热冬冷型。本文在遮阳板宽度w、遮阳板到窗户上沿距离d取不同值的条件下，通过遮阳板在夏季遮蔽的能量与冬季遮蔽的能量的差值Es-Ew来判断遮阳板尺寸的好坏。同时给出由在不同d、w情况下，对应Es-Ew的曲线，以供设计时参考。

通过分析可知，遮阳板所遮蔽的太阳能量是水平面上太阳直射辐射强度、日期和时间的函数。

3.3计算结果及分析

为形象起见，本文只给出由具体计算结果生成的数据图（图3、图4）。

图3遮阳板在夏、冬季遮蔽的太阳辐射能量差（三维）

图4遮阳板在夏、冬季遮蔽的太阳辐射能量差（二维放大）

经计算证明，要达到上述这种最佳的遮阳效果，遮阳板的长度至少要在1.7米以上，而且遮阳板到窗户上沿的距离也在1米以上。一般住宅建筑的层高在3米以下，而且新建房型多采用1.8米的大窗，再加上一些户型将空调架设置在南向，因此给遮阳板的可调节空间很小。另外，从建筑美学的角度来看，遮阳板的宽度也不宜过长。

从图中可以看出，d在取0.5m以上的情况下，遮阳板遮蔽的能量曲线趋于平缓。其总的变化趋势是w、d的值越大，遮阳效果越好。但遮阳板的宽度一般不宜过长，一般小于1米。从图中曲线可以看出，每条曲线取最大值时,d、w的值比较接近。这样在w不超过1米的前提下，可同时保证d值不大于1米。这样的距离对于住宅建筑是可行的。

4结论

通过以上分析计算，可以得到如下结论：

1外遮阳相对于内遮阳来讲，能够更为有效的遮蔽太阳辐射能量。外遮阳装置本身吸收的太阳辐射热量大部分以对流散热的方式排入室外，从而有效地避免了内遮阳的这一缺陷。

2对于南向或接近南向的窗口上，由于太阳照射时的高度角较高，宜设置水平式遮阳板遮阳。这种遮阳能形成很大的遮阳区，在降低南墙表面温度和防止阳光直射窗口方面能达到很好的遮阳效果。

3遮阳板作为南向或接近南向窗口上的遮阳设备，综合考虑建筑节能、建筑物美观、遮阳板自身材料及住宅建筑的层高等多种因素，其宽度w宜取在0.6～1.0m之间,遮阳板距窗户上沿距离d相应取0.5～0.9m之间，全年遮阳节能为80～110MJ/m2。

总之，遮阳板是一种简单可行的建筑节能方式，不同地区在不同的气象条件下，遮阳板的适用尺寸和节能情况有待于进一步的研究。

参考文献