1前言

玻璃采光顶在现代化建筑中是普遍采用的，但采光顶下面的室内温度过高、热辐射较强、光线刺激人眼睛等缺陷也越来越引起人们的关注，采光顶的这种现象人们称之为温室效应。玻璃具有温室效应，特别是采光顶，其温室效应更加明显。何谓温室效应？简单地说，在阳光辐照下，太阳能量透过玻璃进入室内引起室内温度升高，特别是在夏季，且进入室内的热量不易通过建筑物自然散发，使得室内的热舒适性和光舒适性变差。

现代化建筑不仅要好看，还要好用。因此找出采光顶温室效应的原因和解决方法，使得采光顶下面空间的热环境优化是非常重要的。本文采用解析计算的方法，定量阐述了玻璃采光顶下的温室效应机理，首次提出室内空气综合温度的概念，并采用室内空气综合温度来表征室内热舒适性。建立了室内空气综合温度与采光顶遮阳系数的数学关系式，结果表明，遮阳系数不仅与建筑节能密切相关，也与采光顶室内热舒适性密切相关。分别计算了玻璃板遮阳、室外遮阳和室内遮阳三种遮阳方式对热舒适性的作用，定量说明了室内遮阳对室内热舒适性的作用。

2温室效应

以长沙市为例，夏季太阳辐射照度 最大为1000W/m2，即使玻璃的遮阳系数Sc采用0.35，每平方米每秒进入室内的能量E为：

仅为20焦耳，即通过玻璃每平米每秒进入室内的太阳能量是通过玻璃每平米每秒传出室外热量的15.5倍。进入室内的太阳能量是要转化成热量的，室内不断有热量积累，因此室内温度不断升高，单纯靠散热室内温度是不会降低的，这就是温室效应。仍以长沙市为例，夏季，南朝向太阳辐射照度为236W/m2，东西朝向太阳辐射照度为138W/m2，北朝向太阳辐射照度为138W/m2，垂直朝向太阳辐射照度为1000W/m2，是东南西北朝向的4—7倍左右，这就是采光顶下面温室效应比立面玻璃幕墙强烈的原因。

此外，采光顶下面不仅热环境不佳，热舒适性差，其光环境也不佳。具体表现为太阳光过强，刺激人眼睛，如同人站在室外阳光下，有些采光顶下面室内大理石地面反射太阳光，加剧了采光顶下面光的不舒适性。

3室内空气综合温度

采光顶下面即使空气温度适宜，只要有阳光，人们仍然感到燥热，如同在室外站在阳光下一样。室外有大气综合温度的概念，采光顶也应当引入室内空气综合温度的概念，因为采用一般空气温度不足以表征室内空气对人体的热效益。

尽管室内的空气温度仅为22℃，极为舒适，但采光顶下面人体感觉的是综合温度，而此时的室内空气综合温度高达41.4℃，因此人体感觉极其不舒适。
如果此时有人站在室内南朝向的窗下，让太阳光完全照射人体，其他条件不变，惟有南朝向太阳辐射照度I。为236W/m2，此时人体感觉到的室内空气综合温度为：

即人体感觉到的室内空气综合温度仅为26.6℃，不会感觉明显的不舒适。
同为室内22℃的空气温度，在普通窗的建筑和采光顶下人体感觉的温度差别极大，在采光顶下面的室内，仅采用空气温度不足以表征室内的热环境和人体的热舒适性，本文引入室内空气综合温度的概念，它能准确地的表征采光顶下室内热环境和人体热舒适性。

4遮阳作用

由公式（5）显示的室内空气综合温度可见，室内空气综合温度与太阳辐射照度成正比。在夏热冬冷地区和夏热冬暖地区，夏季太阳辐射照度强烈，因此这些地区采光顶下的温室效应极为显著，必须采取措施给予解决，否则由于采光顶下面人体感觉过热而无法使用。在寒冷地区，夏季也有一段时间太阳辐射照度较为强烈，采光顶下温室效应也应考虑采取适当措施给予解决。由公式（5）还可见，室内空气综合温度与采光顶的遮阳系数成正比。降低遮阳系数可显著降低采光顶温室效应，改善采光顶下面的热环境，增加热舒适性。通常认为采光顶遮阳系数对降低夏季制冷能耗有作用，引入室内空气综合温度后，遮阳系数对降低室内空气综合温度，改善采光顶下面热环境，增加采光顶下面热舒适性的作用也表现出来。
遮阳通常有三种形式：1.玻璃遮阳；2.外遮阳；3.内遮阳。

4.1 玻璃遮阳
采光顶玻璃通常采用夹层中空Low-e玻璃，其遮阳系数一般均可满足标准、规范要求，考虑到采光顶下面热环境较差，设计时采光顶下面的制冷功率均较高，制冷能耗也较大，因此在降低玻璃遮阳系数的同时，其传热系数越低越好。
采光顶下面的温室效应是由于大量太阳能透过采光顶玻璃进入室内并积累，造成室内温度升高，因此人们很自然想到能否通过采光顶玻璃尽可能将室内热量通过玻璃传到室外，以降低室内温度，减少温室效应。如果采用夹层玻璃而不是夹层中空玻璃构建采光顶是否可行？仍以长沙市为例，采用夹层玻璃，其传热系数为5.5—6.0W/m2K，太阳能通过采光顶玻璃进入室内的能量最高每平米每秒为311焦耳，而热量通过玻璃由室内传到室外，按室内外10℃温差计算，每平米每秒最多50—60焦耳，即通过玻璃每平米每秒进入室内的太阳能量是通过玻璃每平米每秒传出室外热量的5倍左右。室内不断有热量积累，室内温度不断升高，即使采用传热系数非常高的夹层玻璃，单纯靠散热室内温度是不会降低的。当室内温度超过一定程度，人们就要开空调，开空调后室内温度就会低于室外，例如夏季，室外30℃，开空调的房间室内温度22℃，室内温度就会低于室外温度，环境热量就会由室外传向室内，此时玻璃传热系数越高，空调能耗越高，传热系数越低，空调能耗越低，因此，可以明确断言：在任何地区，任何季节，玻璃的传热系数越低，越节能。

4.2 外遮阳
随着国家不断强调建筑节能，这几年外遮阳产品、技术、标准、规范等得到了长足的发展。采光顶采用外遮阳效果非常好，一般以遮阳板为主。对于遮阳板，太阳光二次透射率占太阳光总透射率比重非常小，为计算简便，忽略不计。设外遮阳系统的遮阳系数为Sc1，采光顶玻璃的遮阳系数为Sc2，则整个系统的遮阳系数为： 

同等条件下，无外遮阳系统时室内空气综合温度高达41.4℃，外遮阳系统降低室内空气综合温度达到10℃左右，效果极为明显。

4.3 内遮阳
通常认为外遮阳对建筑节能有贡献，内遮阳由于位于室内，太阳光已进入室内之后才照射在内遮阳系统上，因此认为内遮阳对建筑节能无贡献。事实上，室内遮阳对建筑节能是有贡献的，特别是对降低室内空气综合温度，增强室内热、光环境舒适性作用显著。下面简述室内遮阳对建筑节能的作用和与室内空气综合温度的关系。
（1）降低遮阳系数
在室外可以看见室内遮阳，说明室内遮阳对可见光存在反射，且反射光已传到室外，室外人们才能看见室内遮阳，因此室内遮阳对降低遮阳系数有关系。
（2）降低传热
在室内遮阳与玻璃之间存在一个空气层，该空气层的温度与室内外温度均不相同。该空气层是动态的、变化的，但是在定型方面却不变。例如夏季，室外温度设定为30℃，室内温度设定为22℃，与传热相关的温差为8℃。但如果有室内遮阳，遮阳与玻璃之间空气层的温度一定位于22—30℃之间，在有太阳光照射时，其温度会更高，甚至会超过30℃，与玻璃传热相关的温差一定小于8℃，因此通过玻璃热量由室外接入室内的会减少，在太阳光照射下，甚至会出现热量由室内向室外传的情况，明显降低建筑能耗。
（3）降低室内空气综合温度
室内遮阳采样遮阳布、遮阳帘的较多，对于遮阳布和遮阳帘太阳光直接透射率和太阳光总透射率相差较大，太阳光的二次透射率不能忽略。设玻璃的遮阳系数为Sc1，室内遮阳的太阳光直接透射率为G2，则室内空气综合温度为：

室内遮阳对于建筑节能贡献是有的，也许不显著，但其对降低室内空气综合温度作用却较明显。

5结束语

综上所述，采光顶下面的温室效应极为明显，采用室内空气综合温度可准确地表征其热舒适性。单纯采用玻璃遮阳不足以改善采光顶下面室内热舒适性，同时采用外遮阳或内遮阳可显著降低室内空气综合温度，采光顶下面热舒适性可以满足人们的需要。

全文摘自2015全国铝门窗幕墙行业年会论文集《玻璃采光顶下的温室效应及解决方法》，作者刘忠伟，北京中新方建筑科技研究中心。转载请注明出自广州门窗展官网http://www.windoorexpo.com/和作者。
更多展会精彩内容，请加微信号 muqiangzhan 或关注新浪微博@门窗幕墙博览及广州门窗展官网扫一扫，更精彩