周涵宇，劉 剛，王立雄，劉魁星

(天津大學(xué) a.建筑學(xué)院; b.天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300072)

酒店建筑客房往往有大面積的窗，導(dǎo)致建筑冷、熱負(fù)荷增加，遮陽(yáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)被視為節(jié)能建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題。為提高建筑表皮的性能，將遮陽(yáng)系統(tǒng)的采光、得熱、節(jié)能進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)的需求越來越高。酒店建筑在運(yùn)行過程中往往只考慮空調(diào)系統(tǒng)等主動(dòng)技術(shù)的控制問題，而且用戶缺少主動(dòng)調(diào)控意識(shí)。遮陽(yáng)系統(tǒng)作為被動(dòng)技術(shù)在運(yùn)行過程中往往效果不好甚至造成反效果，因此，遮陽(yáng)系統(tǒng)的智能控制變得尤為重要。近年來動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，良好的遮陽(yáng)控制策略會(huì)根據(jù)室內(nèi)外環(huán)境變化做出反應(yīng)，以降低能耗并提高環(huán)境舒適度。

基于規(guī)則的控制(RBC, rule based control)是遮陽(yáng)系統(tǒng)控制的常規(guī)方法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。RBC基于“IF(條件)-THEN(動(dòng)作)”規(guī)則，并將專家知識(shí)引入控制回路[1]，RBC嚴(yán)格依賴于規(guī)則和相關(guān)參數(shù)的正確選擇[2]。關(guān)于控制策略和模式的現(xiàn)有研究中，Karlsen等[3]開發(fā)了一種基于室內(nèi)外環(huán)境的RBC遮陽(yáng)控制策略，實(shí)驗(yàn)表明該自動(dòng)遮陽(yáng)系統(tǒng)可在建筑能耗和建筑光熱環(huán)境之間達(dá)到最佳的平衡。Liu等[4]開發(fā)的是包括遮陽(yáng)、自然通風(fēng)、夜間降溫的智能玻璃幕墻控制策略，模擬結(jié)果顯示該幕墻和靜態(tài)玻璃幕墻相比減少60%的建筑能耗。Shen等[5]比較了7種采光和照明的控制策略，包括獨(dú)立的照明系統(tǒng)和照明采光集成系統(tǒng)，結(jié)果顯示遮陽(yáng)系統(tǒng)和照明系統(tǒng)的集成控制可以顯著提高光環(huán)境舒適度并減少建筑能耗。Nielsen等[6]模擬了固定遮陽(yáng)、可調(diào)遮陽(yáng)和自動(dòng)遮陽(yáng)3種遮陽(yáng)形式，結(jié)果顯示自動(dòng)遮陽(yáng)系統(tǒng)在大多數(shù)情況下會(huì)使建筑能耗降低，并對(duì)光環(huán)境有顯著改善。國(guó)內(nèi)對(duì)遮陽(yáng)控制策略的研究較少，且中國(guó)不同氣候區(qū)差異很大，針對(duì)中國(guó)不同氣候區(qū)遮陽(yáng)控制策略差異的研究更少。

筆者以南向酒店客房為研究對(duì)象，對(duì)中國(guó)2個(gè)典型氣候區(qū)下60種遮陽(yáng)RBC控制策略進(jìn)行模擬，為減少建筑能耗、提高室內(nèi)光熱舒適度，優(yōu)化遮陽(yáng)策略及遮陽(yáng)設(shè)計(jì)形式，最終得出不同優(yōu)化目標(biāo)下的最佳控制策略。

1 評(píng)價(jià)參數(shù)

1.1 能耗

由窗戶遮陽(yáng)引起的建筑能耗主要為制冷能耗、供熱能耗以及照明能耗，窗戶無遮陽(yáng)時(shí)可以帶來更多的太陽(yáng)能，減少冬季的供暖需求，同時(shí)有利于建筑采光以減少照明能耗，但會(huì)增加制冷能耗導(dǎo)致建筑過熱，合理的遮陽(yáng)系統(tǒng)需要平衡這3部分能耗。中國(guó)寒冷地區(qū)與夏熱冬暖地區(qū)能耗組成不同，需結(jié)合氣候特點(diǎn)選擇不同的遮陽(yáng)控制策略。

1.2 光舒適

評(píng)價(jià)光環(huán)境不舒適的預(yù)測(cè)模型主要針對(duì)眩光，這些預(yù)測(cè)模型包括日光眩光概率(DGP, daylight glare probability)[7]，日光眩光指數(shù)(DGI, daylight glare index)[8-9]，統(tǒng)一眩光評(píng)級(jí)(UGR, unified glare rating)[10]，視覺舒適概率(VCP, visual comfort probability)[11]和CIE眩光指數(shù)(CGI, CIE glare index)[12]。其中日光眩光指數(shù)DGI和日光眩光概率DGP是專門為由窗口帶來的日光不舒適眩光而開發(fā)的模型[13], 是被最廣泛接受的預(yù)測(cè)來自大尺寸光源不舒適眩光的模型。NS-EN[14]中規(guī)定室內(nèi)工作場(chǎng)所可接受眩光指數(shù)邊界值為22。不同眩光指數(shù)下的眩光程度[15]如表1所示。

表1 不同眩光指數(shù)下的眩光程度

天然采光可以減少對(duì)人工照明需求，且能提高工作效率。Nabil等[16]在廣泛的文獻(xiàn)回顧后發(fā)現(xiàn)，天然采光照度在100～2 000 lx范圍內(nèi)是有利的。國(guó)際照明委員會(huì)CIE(Commission Internationale de L’Eclairage)給出了歐洲一些研究結(jié)果的平均值,即照度與不滿意百分比的關(guān)系曲線，在2 000 lx以下時(shí)照度越高越滿意。

1.3 熱舒適

應(yīng)用最廣泛的熱舒適度評(píng)價(jià)模型是Fanger提出的PMV(predicted mean vote)模型[17]。PMV模型基于人體熱平衡，建立人體熱感覺與物理環(huán)境參數(shù)之間的關(guān)系，它可以預(yù)測(cè)酒店客房中暴露于中等熱環(huán)境的大量人群的熱舒適程度。Comfen模型中將其量化為預(yù)測(cè)滿意人群的百分比。

2 研究方法

使用Comfen模擬軟件對(duì)酒店客房的遮陽(yáng)控制策略進(jìn)行量化研究，分析不同氣候區(qū)條件下對(duì)遮陽(yáng)控制策略選擇的差異。Comfen是針對(duì)立面開窗性能的模擬軟件，采用EnergPlus為計(jì)算內(nèi)核，Grynning等[18]已驗(yàn)證該軟件的可靠性。研究模擬分析了建筑能耗及光、熱舒適度，選擇寒冷地區(qū)的典型城市北京及夏熱冬暖地區(qū)的廣州為研究對(duì)象，研究了3種遮陽(yáng)設(shè)計(jì)形式(內(nèi)遮陽(yáng)、外遮陽(yáng)和中置遮陽(yáng))，10種控制策略和2種遮陽(yáng)方式(固定遮陽(yáng)、動(dòng)態(tài)遮陽(yáng))，為減少模擬時(shí)間，選擇單個(gè)房間作為研究樣本，模擬酒店房間內(nèi)的制冷、供熱、照明能耗、總能耗及熱舒適度、光舒適度等環(huán)境參數(shù)。

2.1 模型基本設(shè)置

房間模型為普通城市經(jīng)濟(jì)型酒店南向的單個(gè)客房，如圖1所示，房間進(jìn)深6 m，開間4 m，房間凈高3 m。房間設(shè)置2扇窗，每扇窗戶高2 m，寬1.5 m，窗臺(tái)高0.2 m，距側(cè)墻0.4 m。窗墻比為0.5。

圖1 模型幾何尺寸示意圖(單位：m)

根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189—2015)[19]，寒冷地區(qū)外墻的傳熱系數(shù)≤0.5 W/(m2·K)，北京選擇傳熱系數(shù)為0.35 W/(m2·K)的外墻；夏熱冬暖地區(qū)外墻的傳熱系數(shù)≤0.8 W/(m2·K)，廣州選擇傳熱系數(shù)為0.59 W/(m2·K)的外墻。對(duì)于窗墻比在0.4～0.5的外窗，寒冷地區(qū)傳熱系數(shù)≤2.2 W/(m2·K)，太陽(yáng)得熱系數(shù)≤0.43；夏熱冬暖地區(qū)傳熱系數(shù)≤2.7 W/(m2·K)，太陽(yáng)得熱系數(shù)≤0.35。統(tǒng)一選用傳熱系數(shù)為1.65 W/(m2·K)，太陽(yáng)得熱系數(shù)為0.299的窗戶。

照明能耗設(shè)置為10 W/m2，設(shè)備能耗設(shè)置為6 W/m2，室內(nèi)人員為2人。

2.2 模擬設(shè)定點(diǎn)

根據(jù)模擬軟件默認(rèn)值，酒店客房的制冷溫度設(shè)定點(diǎn)為24 ℃，供熱溫度設(shè)定點(diǎn)為21 ℃。照明系統(tǒng)有自動(dòng)連續(xù)調(diào)光功能，當(dāng)傳感器照度低于538 lx，會(huì)打開人工照明，傳感器位置如圖2所示，照度傳感器1控制靠近外立面占地面積75%的主要采光區(qū)，放置在2/3此區(qū)域的房間深度處，距外墻3 m；傳感器2控制剩余的25%的輔助空間，放在此區(qū)域的中心位置，距外墻5.25 m。傳感器均布置在距地面0.76 m處。人員、照明和設(shè)備的時(shí)間表亦為軟件默認(rèn)值，酒店客房分為工作日和節(jié)假日2種時(shí)間表[20]。

圖2 照度傳感器位置示意圖(單位：m)

2.3 遮陽(yáng)設(shè)計(jì)及控制策略

研究中內(nèi)遮陽(yáng)(in)、外遮陽(yáng)(ex)、中置遮陽(yáng)(be)3種遮陽(yáng)形式，均為水平百葉遮陽(yáng)簾，導(dǎo)熱系數(shù)為0.90 W/(m·K)，遮陽(yáng)角度可以從0°～180°變化，百葉板的間距為20 mm，厚度為1 mm，中置遮陽(yáng)百葉板寬度為10 mm，內(nèi)、外遮陽(yáng)寬度為25 mm。

軟件提供20種預(yù)定義的控制策略，可以通過設(shè)置太陽(yáng)輻照度、眩光指數(shù)、溫度設(shè)定點(diǎn)等來設(shè)定每種控制策略。選擇其中10種控制策略進(jìn)行模擬對(duì)比，如表2所示。

表2 控制策略

策略1～4是為了控制室內(nèi)得熱，減少制冷能耗；策略5、6是為提高光舒適度、避免眩光；策略7～10是通過區(qū)分制冷季和供暖季，供暖季減少夜間的能量損失，減少制熱能耗，制冷季控制室內(nèi)得熱，減少制冷能耗。

為研究可變遮陽(yáng)角度的影響，每種控制策略還可以設(shè)定百葉角度是否可變。其中a為百葉角度固定，開啟遮陽(yáng)時(shí)，百葉固定在設(shè)定的角度(45°)；b為百葉角度可變，開啟遮陽(yáng)時(shí)，通過調(diào)整百葉角度使遮陽(yáng)效果達(dá)到最優(yōu)，阻擋最多的太陽(yáng)輻射，每個(gè)模擬時(shí)間步長(zhǎng)(15 min)調(diào)整一次遮陽(yáng)角度，來阻擋直接太陽(yáng)輻射進(jìn)入室內(nèi)。

下文將對(duì)控制策略用代號(hào)的方式表示，由遮陽(yáng)形式、控制策略、遮陽(yáng)角度是否可變3部分組成，如ex-1a表示選擇控制策略1(室外溫度高于26 ℃時(shí)有遮陽(yáng))的固定外遮陽(yáng)。

3 結(jié)果分析

3.1 節(jié)能

模擬得出每種情況的照明能耗、制冷能耗、供暖能耗、風(fēng)扇能耗和總能耗。運(yùn)行風(fēng)扇的能源需求與制冷需求相關(guān)，可將其看作制冷能耗的一部分。

從圖3可以看出，寒冷地區(qū)比夏熱冬暖地區(qū)有更大的能源需求，寒冷地區(qū)供熱能耗是總能耗的最主要因素，其次是制冷能耗；夏熱冬暖地區(qū)制冷能耗占總能耗的比重最大，其次是照明能耗。不同控制策略能耗有所不同，一般趨勢(shì)是遮陽(yáng)率越高，供熱能耗和照明能耗越大，而制冷能耗越低。寒冷地區(qū)比夏熱冬暖地區(qū)的能耗變化大。在寒冷地區(qū)，遮陽(yáng)控制策略對(duì)供熱能耗的影響最大，是總能耗的最主要影響因素，且供熱能耗越高，照明能耗越高，所以總能耗變化幅度較大。在夏熱冬暖地區(qū)，由于夏熱冬暖地區(qū)總能耗的兩大影響因素是制冷能耗和照明能耗，當(dāng)遮陽(yáng)率高時(shí)，可使制冷能耗降低，但照明能耗相對(duì)較高，導(dǎo)致總能耗趨于平穩(wěn)。

圖3 不同控制策略的能耗

寒冷地區(qū)策略1、2、4、6、7總能耗較低，且內(nèi)遮陽(yáng)能耗普遍較低。寒冷地區(qū)總能耗和供熱能耗正相關(guān)性強(qiáng)，通過遮陽(yáng)控制減少供熱能耗是降低全年總能耗的關(guān)鍵?？偟膩碚f：寒冷地區(qū)遮陽(yáng)率越低，總能耗越低；夏熱冬暖地區(qū)不同控制策略間能耗差別不大，而不同遮陽(yáng)形式對(duì)能耗的影響明顯，外遮陽(yáng)能耗最低，其次是中置遮陽(yáng)，和寒冷地區(qū)相反，夏熱冬暖地區(qū)內(nèi)遮陽(yáng)能耗最大。

寒冷地區(qū)的外遮陽(yáng)和內(nèi)遮陽(yáng)，可變遮陽(yáng)(B)能耗略低于固定遮陽(yáng)(A)能耗；夏熱冬暖地區(qū)，可變遮陽(yáng)(B)能耗略高于固定遮陽(yáng)(A)能耗。

沒有遮陽(yáng)的情況供熱能耗及照明能耗均是最低的，而制冷能耗會(huì)相應(yīng)增加，在這2個(gè)氣候區(qū)，與其他帶有控制策略的窗戶相比，無遮陽(yáng)情況的總能耗均相對(duì)較低。

寒冷地區(qū)在沒有任何遮陽(yáng)措施的情況下，建筑的總能耗是157.87 KWh/m2。比全年無遮陽(yáng)的情況能耗低的策略有ex-1a、ex-7b、ex-7a、ex-4a、ex-1b、ex-4b、in-7b、in-7a。能耗最低的前6個(gè)遮陽(yáng)形式均是外遮陽(yáng)，這是由于合理的遮陽(yáng)控制策略可以使冬季室內(nèi)獲得充足的太陽(yáng)得熱，且外遮陽(yáng)在阻擋夏季太陽(yáng)得熱方面效果最佳，這些策略不僅能保證供暖季室內(nèi)獲得足夠的太陽(yáng)能，還能降低夏季制冷能耗。與無遮陽(yáng)情況相比，策略(be-5b，固定中置遮陽(yáng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度高于100 W/m2時(shí)有遮陽(yáng))增加能耗18.3%，策略(ex-1a，固定外遮陽(yáng)，室外溫度高于26℃時(shí)有遮陽(yáng))減少能耗0.5%，不同控制策略對(duì)建筑能耗的影響相差18.8%。

夏熱冬暖地區(qū)在沒有任何遮陽(yáng)措施的情況下，建筑的總能耗是127.43 KWh/m2。所有外遮陽(yáng)形式的控制策略均比全年無遮陽(yáng)的情況能耗低，而內(nèi)遮陽(yáng)和中置遮陽(yáng)均比全年無遮陽(yáng)的情況能耗高。與無遮陽(yáng)情況相比，策略in-3a(固定外遮陽(yáng)，制冷季有遮陽(yáng))增加能耗3.8%，策略ex-10a(固定外遮陽(yáng)，夜間有遮陽(yáng)/制冷季白天在太陽(yáng)輻射高于100 W/m2時(shí)有遮陽(yáng))減少能耗1.3%，不同控制策略對(duì)建筑能耗的影響相差5.1%。

3.2 舒適

3.2.1 熱舒適度

圖4為2個(gè)氣候區(qū)控制策略的熱舒適度，橫坐標(biāo)為控制策略，縱坐標(biāo)為全年平均預(yù)測(cè)熱環(huán)境滿意人群的百分比。

圖4 不同控制策略的熱舒適度

由于酒店客房為空調(diào)房間，在冬夏空調(diào)季室內(nèi)溫度超出空調(diào)設(shè)定點(diǎn)時(shí)即開啟設(shè)備制冷、制熱，所以熱舒適度均較高；由于不同遮陽(yáng)控制策略只在過渡季對(duì)熱舒適有較大影響，全年平均后會(huì)拉平舒適度的差異，所以不同控制策略熱舒適度的差異較小。

寒冷地區(qū)：策略1、2、4、6、7的熱環(huán)境滿意度較高，另外同一策略中內(nèi)遮陽(yáng)的舒適度更高。舒適度最高的控制策略是in-10b(可變內(nèi)遮陽(yáng)，夜間有遮陽(yáng)/制冷季白天在太陽(yáng)輻射高于100 W/m2時(shí)有遮陽(yáng))，滿意率為89.31%，舒適度最低的控制策略是ex-5a(固定外遮陽(yáng)，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度高于100 W/m2時(shí)有遮陽(yáng))，滿意率為87.83%，對(duì)熱環(huán)境滿意率的影響差別不大，無遮陽(yáng)情況的舒適度滿意率為89.09%。不同控制策略對(duì)熱舒適度的影響相差1.48%。

夏熱冬暖：策略3的熱環(huán)境滿意度較高，另外同一策略中內(nèi)遮陽(yáng)和外遮陽(yáng)比中置遮陽(yáng)的舒適度更高。舒適度最高的控制策略是in-3a(固定外遮陽(yáng)，制冷季有遮陽(yáng))，滿意率為91.61%，舒適度最低的是控制策略2、6、7，滿意率為91.36%，對(duì)熱環(huán)境滿意率的影響差別不大，無遮陽(yáng)情況的舒適度滿意率也是91.36%。不同控制策略對(duì)熱舒適度的影響相差0.25%。

整體來說，寒冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)不同控制策略的熱舒適度變化規(guī)律呈相反趨勢(shì)，對(duì)于寒冷地區(qū)熱舒適度較高的控制策略，在夏熱冬暖地區(qū)的熱舒適度則相對(duì)較低。夏熱冬暖地區(qū)比寒冷地區(qū)的整體熱舒適度更高。

3.2.2 光舒適度

模擬結(jié)果顯示，窗墻比為0.5的酒店客房所有時(shí)間眩光指數(shù)均在22以下，所以無需考慮眩光的影響，僅用照度在100～2 000 lx的小時(shí)數(shù)評(píng)價(jià)光舒適度。將整個(gè)房間平面分成10×10個(gè)點(diǎn)，傳感器布置在0.76 m高度處，每1個(gè)小時(shí)計(jì)算1次這100個(gè)點(diǎn)的照度值，從而統(tǒng)計(jì)出房間各個(gè)位置照度在100～2 000 lx的小時(shí)數(shù)。圖5橫坐標(biāo)為控制策略，縱坐標(biāo)為光舒適滿意度百分比。

圖5 不同控制策略的光舒適度

寒冷地區(qū)由于出現(xiàn)眩光而導(dǎo)致光舒適度降低的情況較少，所以寒冷地區(qū)光舒適和能耗的變化規(guī)律類似，遮陽(yáng)率越低，平均照度值越高，照度出現(xiàn)在100～2 000 lx的小時(shí)數(shù)也相對(duì)越高。策略2、6、7的照度值是最舒適的，也是平均照度值最高的。照度在100～2 000 lx的小時(shí)數(shù)最多的是策略ex-2a，ex-2b，ex-6a，ex-6b，ex-7b，in-2a，in-6a，in-7a，時(shí)間及空間占有比率為62.91%，全年無遮陽(yáng)情況僅次于以上策略，時(shí)間幾乎相同，100～2 000 lx小時(shí)數(shù)最少的是be-8a，時(shí)間及空間占有比率為23.78%?？梢钥闯?，不同控制策略對(duì)采光的影響較大，對(duì)光舒適度的影響相差39.13%。

夏熱冬暖地區(qū)和寒冷地區(qū)相同，策略2、6、7是照度在100～2 000 lx的小時(shí)數(shù)最多的，也是平均照度值最高的，時(shí)間及空間占有比率為55.61%，與全年無遮陽(yáng)情況時(shí)間相同，100～2 000 lx小時(shí)數(shù)最少的是be-8a，時(shí)間及空間占有比率為10.04%。不同控制策略對(duì)光舒適度的影響相差45.57%。同一控制策略，動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)(B)優(yōu)于固定遮陽(yáng)(A)。

整體來說，不同控制策略光舒適度的變化規(guī)律一致，若某種控制策略在寒冷地區(qū)的光舒適度較高，在夏熱冬暖地區(qū)光舒適度也同樣較高。寒冷地區(qū)比夏熱冬暖地區(qū)的整體光舒適度更高。

3.3 優(yōu)化

不同控制策略及窗戶類型有不同的優(yōu)缺點(diǎn)，如有些控制策略能耗較低，但舒適性較差。為了比較不同控制策略，綜合考慮能耗及光熱舒適度，得出最優(yōu)的控制策略，首先需要統(tǒng)一各自的量綱，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，使各目標(biāo)函數(shù)處于統(tǒng)一數(shù)量級(jí)，便于綜合評(píng)價(jià)?，F(xiàn)定義每種控制策略的能耗指數(shù)、熱舒適度指數(shù)及光舒適度指數(shù)，從而可以得到整體性能指標(biāo)，將能耗和舒適度的所有性能參數(shù)集成到一起。采用min-max 標(biāo)準(zhǔn)化法(min-max normalization)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行線性變換，各參數(shù)的指數(shù)結(jié)果值為0～1，轉(zhuǎn)換函數(shù)表達(dá)式為

(1)

式中：Ii為參數(shù)指數(shù)值；xi為原始數(shù)據(jù)；xmax為樣本數(shù)據(jù)的最大值；xmin為樣本數(shù)據(jù)的最小值。根據(jù)式(1)，能耗指數(shù)值越小越好，舒適度指數(shù)值則是越大越好，為統(tǒng)一趨勢(shì)，使所有性能參數(shù)的指數(shù)值均為越低越好，將舒適度指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理方法改為1-x，即不滿意率。最終能耗指數(shù)(Ii-energy)及舒適度指數(shù)(Ii-comfort)的函數(shù)表達(dá)式為

(2)

(3)

將每個(gè)控制策略的坐標(biāo)點(diǎn)投影到兩兩目標(biāo)指數(shù)所組成的二維平面上，根據(jù)能耗和舒適度不同的重要性定義比重來選擇策略，可以看出不同控制策略在3個(gè)目標(biāo)指數(shù)之間的相關(guān)性(見圖6)。

圖6 不同控制策略標(biāo)準(zhǔn)化處理散點(diǎn)圖

由圖6可以看出，寒冷地區(qū)3個(gè)目標(biāo)指數(shù)之間基本均呈正相關(guān)，其中能耗指數(shù)和熱舒適指數(shù)之間的正相關(guān)性最為明顯。夏熱冬暖地區(qū)能耗指數(shù)和熱舒適度指數(shù)之間呈拋物線關(guān)系，光舒適度指數(shù)和熱舒適度指數(shù)之間以及能耗指數(shù)與光舒適度指數(shù)之間均無相關(guān)性。由于不同遮陽(yáng)策略對(duì)熱舒適的影響較小，若將能耗、熱舒適、光舒適的重要程度定為1∶0∶1的比重，只考慮能耗及光舒適度，則寒冷地區(qū)最優(yōu)控制策略為ex-7b(0.00,0.13,0.00)，夏熱冬暖地區(qū)最優(yōu)控制策略為2、6、7(0.25,1.00,0.00)。

若將能耗、熱舒適、光舒適的重要程度定為1∶1∶1的比重，圖7顯示控制策略綜合指數(shù)排序，指數(shù)越小越好。

圖7 不同控制策略標(biāo)準(zhǔn)化處理堆積折線圖

綜合考慮能耗及舒適度，寒冷地區(qū)策略2、6、7明顯優(yōu)于其他策略，首先這3個(gè)策略的光舒適程度是最高的，而能耗指數(shù)與熱舒適指數(shù)與其呈正相關(guān)，也相對(duì)較小。其中寒冷地區(qū)綜合指數(shù)最低的是in-7b(0.02,0.07,0.00)，即供暖季夜間關(guān)遮陽(yáng)，減小熱損失；白天遮陽(yáng)全開。策略7外遮陽(yáng)的能耗更低，但熱舒適指數(shù)較高，內(nèi)遮陽(yáng)綜合指數(shù)最低。綜合考慮能耗及舒適度，夏熱冬暖地區(qū)外遮陽(yáng)的綜合指數(shù)明顯優(yōu)于其他遮陽(yáng)形式，由于外遮陽(yáng)的能耗明顯低于其他遮陽(yáng)方式，而目標(biāo)指數(shù)之間無相關(guān)性，光和熱舒適度在不同遮陽(yáng)形式中分布均勻。其中綜合指數(shù)最低的是ex-10b(0.05,0.28,0.36)，即夜間關(guān)遮陽(yáng)；太陽(yáng)輻射強(qiáng)度高且在制冷季時(shí)白天關(guān)遮陽(yáng)。結(jié)果顯示合適的控制策略，動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)會(huì)優(yōu)于固定遮陽(yáng)。

不同評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)下，寒冷地區(qū)及夏熱冬暖地區(qū)的最優(yōu)控制策略如表3所示。

表3 最優(yōu)控制策略匯總

4 結(jié) 論

1)不同控制策略對(duì)建筑能耗的影響，寒冷地區(qū)相差18.8%，夏熱冬暖地區(qū)相差5.1%；對(duì)熱舒適度的影響，寒冷地區(qū)相差1.48%，夏熱冬暖地區(qū)相差0.25%；對(duì)光舒適度的影響，寒冷地區(qū)相差39.13%，夏熱冬暖地區(qū)相差45.57%。不同控制策略對(duì)光舒適度的影響最大，其次是能耗，由于模擬對(duì)象為空調(diào)建筑，對(duì)熱舒適度影響最小。

2)控制策略對(duì)寒冷地區(qū)能耗的影響更明顯；而遮陽(yáng)形式對(duì)夏熱冬暖地區(qū)能耗的影響更明顯。2個(gè)氣候區(qū)均是外遮陽(yáng)的能耗較低，寒冷地區(qū)能耗最低的前6個(gè)遮陽(yáng)形式均是外遮陽(yáng)，外遮陽(yáng)形式配合合理的遮陽(yáng)控制策略可以最大程度降低建筑能耗；夏熱冬暖地區(qū)所有外遮陽(yáng)形式的控制策略均比全年無遮陽(yáng)的情況能耗低，而內(nèi)遮陽(yáng)和中置遮陽(yáng)均比全年無遮陽(yáng)的情況能耗高。

3)寒冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)不同控制策略的熱舒適度變化規(guī)律呈相反趨勢(shì)，夏熱冬暖地區(qū)的整體熱舒適度更高；2個(gè)氣候區(qū)不同控制策略光舒適度的變化規(guī)律一致，寒冷地區(qū)的整體光舒適度更高。

4)動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)相對(duì)固定遮陽(yáng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在對(duì)光舒適度的影響上。

5)寒冷地區(qū)能耗及光熱舒適度這3個(gè)目標(biāo)指數(shù)之間均呈正相關(guān)，寒冷地區(qū)可直接選擇策略7(即供暖季夜間關(guān)遮陽(yáng)，減小熱損失；白天遮陽(yáng)全開)，這一策略可同時(shí)保證能耗較低且光熱舒適度較高，而夏熱冬暖地區(qū)目標(biāo)指數(shù)間相關(guān)性較低，需根據(jù)不同的優(yōu)化目標(biāo)選擇相應(yīng)控制策略。

6)在這2個(gè)氣候區(qū)，與其他有遮陽(yáng)的窗戶相比，無遮陽(yáng)情況的總能耗、光熱舒適度及綜合優(yōu)化指數(shù)均不是最差的，所以選擇不恰當(dāng)?shù)恼陉?yáng)控制策略及設(shè)計(jì)形式還不如不設(shè)遮陽(yáng)。