1、本課題利用簡化的天空模型，采用數(shù)值模擬計(jì)算的方法，就影響天然采光的主要特性參數(shù)如窗墻比、窗戶設(shè)計(jì)形式、朝向、遮陽等進(jìn)行了詳細(xì)的分析，包括其對室內(nèi)天然光分布、照明節(jié)能、空調(diào)能耗和采暖能耗的影響，以及相互之間的關(guān)系，實(shí)際測試和驗(yàn)證了主要影響因素對天然采光和建筑能耗的影響。進(jìn)行了以下的研究工作，得到以下主要結(jié)論： 1.分析和計(jì)算了窗口采用遮陽設(shè)施的時(shí)期、方式和遮陽構(gòu)件的合理尺寸，通過對日照面積系數(shù)的分析，根據(jù)本文建立的模型，得到天津地

2、區(qū)南向窗口合理的遮陽時(shí)期為八月上旬(8月5日)全天滿窗遮陽，冬至日12時(shí)滿窗日照；東(西)向窗口適宜的遮陽時(shí)期為大暑日(7月23日)9時(shí)滿窗遮陽，并根據(jù)該遮陽日期的設(shè)置計(jì)算了遮陽構(gòu)件尺寸。 2.運(yùn)用TRNSYS軟件對選定的建筑能耗計(jì)算模型進(jìn)行了模擬計(jì)算，分析了不同窗系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如窗口朝向、窗墻面積比、窗系統(tǒng)組成形式和遮陽等情況下的采暖空調(diào)能耗。結(jié)果表明：1)西向窗口空調(diào)能耗最大，北向窗口空調(diào)能耗最??；北向窗口供暖能耗最大，南向窗口

3、供暖能耗最小，綜合供暖能耗和空調(diào)能耗南向最小，北向最大；東西向能耗總和大于南北向總和。2)空調(diào)能耗隨窗墻比的增加而增加，供暖能耗隨窗墻比的增加略微下降，但空調(diào)和供暖的總能耗是增加的。3)夏季空調(diào)能耗隨著窗遮陽系數(shù)和窗玻璃有效面積的減少而減少，冬季窗的傳熱量下降比太陽得熱量下降的快，所以冬季供暖能耗也是隨之減少的。雙層本(塑)窗能耗最低4)如果遮陽板尺寸設(shè)計(jì)合理，可以使夏季空調(diào)能耗降低的同時(shí)，供暖能耗增加很少，使總能耗降低，南向窗口的節(jié)能

4、效果最顯著。 3.參考現(xiàn)有的研究結(jié)果建立了一個(gè)簡單的天空模型，該模型含有了太陽高度、建筑朝向和天空狀態(tài)等基本信息，根據(jù)立體角投影定律即可模擬計(jì)算不同時(shí)間，不同朝向的天空光在室內(nèi)產(chǎn)生的照度，分析了相關(guān)建筑特性參數(shù)如窗墻比、窗臺高、窗設(shè)計(jì)形式、窗戶朝向和遮陽等對室內(nèi)天然光分布的影響。 4.對天然采光照明控制方式以及減少的建筑能耗進(jìn)行分析和計(jì)算，結(jié)果表明：1)調(diào)光控制方式比開關(guān)控制方式更節(jié)能，2)南向窗口天然采光量最大，相應(yīng)的

5、南向窗口采用調(diào)光控制節(jié)能也最多，北向窗口照明節(jié)能量最少。3)窗墻比越大天然采光節(jié)約的電力越多，4)遮陽使兩種控制方式照明節(jié)能量都減少了，東向遮陽要比南向遮陽對節(jié)能量的影響大。 5.從理論和模擬兩個(gè)方面驗(yàn)證了模型與原型室內(nèi)照度分布的相似性，對實(shí)驗(yàn)中的不同工況下誤差值進(jìn)行了誤差分析，結(jié)果表明誤差均在可接受范圍內(nèi)；實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了窗墻比、透光率、天空狀態(tài)和遮陽對天然采光照度分布的影響，結(jié)果表明對本文中討論天然采光節(jié)能問題，模擬計(jì)算的結(jié)果是可

6、靠和可信的。 6.分析了天然采光照明能耗對空調(diào)能耗和供暖能耗的影響，結(jié)合空調(diào)采暖能耗和照明能耗，對窗設(shè)計(jì)與天然采光的建筑能耗進(jìn)行了綜合分析。1)南向窗口的房間采用單層鋼窗時(shí)窗墻比取20％和單層木(塑)窗時(shí)窗墻比取25％時(shí)，房間的建筑能耗最?。浑p層鋼窗和雙層木(塑)窗合理的窗墻比可取在40％左右。2)東(西)向窗口房間窗設(shè)計(jì)為單層鋼窗和單層木(塑)窗時(shí)，建筑能耗隨窗墻比的增大而增大，較小的窗墻比建筑能耗也越小，可根據(jù)節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的

7、標(biāo)準(zhǔn)來確定窗墻比；采用雙層鋼窗和雙層木(塑)窗的房間窗墻比取25％時(shí)最節(jié)能。3)北向窗口建筑的能耗隨窗墻比的增大而線性增大，可以根據(jù)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定適宜的窗墻比；采用調(diào)光控制方式時(shí)，單層鋼窗和單層木(塑)窗的房間的建筑能耗也隨窗墻比增大而增大，雙層鋼窗和雙層木(塑)窗的房間窗墻比為20％時(shí)建筑能耗最小。4)南向窗口采取遮陽措施可比不采用遮陽時(shí)節(jié)能，各種窗設(shè)計(jì)形式下適宜的窗墻比，單層鋼窗為25％，單層木(塑)窗為30％，雙層鋼窗和雙層