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不同角度下建筑玻璃SHGC、Tv值变化浅析

作者:幕墙工程网 时间:2022-07-20 17:50:38

当我们从不同角度去观察玻璃时,会明显感觉到玻璃的反射、透射状态是不一样的,那么不同角度下建筑玻璃SHGC、Tv值有何变化呢?本期探讨这个话题,不妥之处敬请指正!



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问题的提出


太阳得热系数SHGC和可见光透射比Tv是门窗幕墙中与太阳辐照相关的重要光热参数。SHGC值反映了建筑玻璃在300-2500nm太阳光谱波段的透过特性(包含直接透射比和二次传热两部分),Tv值反映了建筑玻璃在380-780nm可见光谱波段的透过特性。


实验室测试玻璃SHGC和Tv值时一般采用分光光度计进行,测试时发射光通常为垂直入射,因而测得的结果为垂直入射时的SHGC和Tv值。


在实际工程中,太阳角度时刻在变动,往往以不同角度辐照到门窗幕墙玻璃表面。


那么问题来了:(1)不同角度入射时SHGC、Tv值与垂直入射时一致吗,角度对于二者有何影响?(2)对于门窗幕墙玻璃,一天中太阳仅为短时辐照,遮阳隔热措施怎么样才是更合理的呢?



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不同入射角度下SHGC、Tv值探讨


LBNL开发的WINDOW软件可计算出不同角度下建筑玻璃SHGC、Tv值数据,以某5mm普通玻璃为例,不同角度下SHGC、Tv值结果见下图。



SHGC、Tv值随角度变化曲线图如下。



可以看出,当入射角度(入射光线与玻璃表面法线方向)超过60°时,玻璃本身的SHGC、Tv值明显下降。


笔者对其他多种玻璃配置进行了研究,由于规律类似,这里就不再一一列出。



 3 

关于角度对SHGC、Tv值影响的一些思考


上述研究可知,当太阳入射角度超过一定值(约60°时),玻璃的SHGC、Tv值大幅降低。这对于我们工程设计有何价值呢?


首先是夏季时不同朝向外窗遮阳措施设置问题。以北纬40°地区春分、秋分、夏至和冬至日太阳高度和昼夜长短变化为例,见下图。



可见,夏季中午时分太阳高度角较高(超过60°),加上太阳辐照时段方位角较大,导致南向外窗玻璃与太阳始终呈大角度,此时玻璃SHGC会有所降低,玻璃起到一定的自遮阳作用。


夏季时东西向由于早晚太阳高度角较低,玻璃SHGC值较高,室内得热量较多,尤其是西向,这也是“西晒”的主要原因,需采取遮阳措施。


其次是不同时段遮阳措施设置问题。


由于某朝向太阳辐照具有短时特征,在一天中大部分时间并不需要遮阳,因而建议SHGC值为短时动态值,即可保证太阳辐照的短时遮挡即可。


短时动态遮阳意味着应尽量选用活动外遮阳、内置活动遮阳、变色玻璃等措施。



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结论


太阳得热系数SHGC和可见光透射比Tv是门窗幕墙中与太阳辐照相关的重要光热参数,不同角度下玻璃SHGC、Tv值有何变化?


玻璃SHGC、Tv值并非静态值,而是随着太阳光入射角度而变化,当入射角度(入射光线与玻璃表面法线方向)超过60°时,玻璃SHGC、Tv值明显下降。


夏季是我们需要遮阳的重点时段,我国大部分地区这段时间中午太阳高度角较高(超过60°),此时玻璃SHGC会有所降低,有一定自遮阳作用。


夏季时东西向由于早晚太阳高度角较低,玻璃SHGC值较高,室内得热量较多,尤其是西向,这也是“西晒”的主要原因,需采取遮阳措施。


太阳直接辐照具有短时特征,在一天中大部分时间并不需要遮阳设施,因而建议SHGC值为短时动态值,可保证太阳辐照的短时遮挡即可。


当然本文仅仅是从不同角度下玻璃SHGC、Tv值变化角度做了初步探讨,实际上建筑热环境研究是一门专门学科,需要我们更深入学习了解!


来源:门窗万语,作者:万成龙