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                                                                                      新浪微博 微信微信二維碼 收藏利日 在線留言 常見問題 網站地圖

                                                                                      全國服務熱線400-688-1205
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                                                                                      首頁 » 利日遮陽資訊中心 » 技術交流分享 » 董事長對遮陽與采光的研究

                                                                                      董事長對遮陽與采光的研究

                                                                                      返回列表 來源:發布日期:2015-12-15 14:00 | 加入收藏關注:5


                                                                                      圖片1.png

                                                                                       許鵬  教授 博士 博導

                                                                                       機械工程學院

                                                                                       Peng Xu  Professor, PhD, PE, MBA

                                                                                       College of Mechanical Engineering

                                                                                       建筑遮陽和日光照明
                                                                                         Building shading and daylighting control

                                                                                       幻燈片1

                                                                                       Contents
                                                                                         內容綱要

                                                                                       Importance of shading control and daylighting 遮陽和自然采光的重要性

                                                                                       Shading strategies 常見遮陽策略

                                                                                       Day lighting and building envelope 日光照明與建筑立面

                                                                                       Sample projects and successful stories 成功案例

                                                                                       Software 計算軟件


                                                                                       幻燈片2

                                                                                       What is the pain?

                                                                                       Windows, architecture love them, occupants love them.  They are modern, stylish, provide better view, easy to build, easy    to maintain


                                                                                      圖片2.png

                                                                                      Office

                                                                                      圖片3.png

                                                                                      Residential

                                                                                      圖片4.png

                                                                                      Small commercials


                                                                                      圖片5.png

                                                                                      Public buildings

                                                                                       幻燈片3

                                                                                       What is the pain?

                                                                                       But engineers hate them, regulators do not want them, because they are wasting energy

                                                                                       In winter, wall insulation value is about 10 times higher than that of conventional windows.  Therefore, buildings in co    ld climate can only have small windows

                                                                                       In summer, direct solar heat gain accounts for more than 50% of cooling load


                                                                                      圖片7.png

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                                                                                        Building codes all over the world are using description or energy budget method to regulate the window to wall ratio


                                                                                        幻燈片4

                                                                                        Low-energy intensity design and windows

                                                                                           Windows are more important than any other building components in term of energy impact

                                                                                        In cold climate, more than 50% heat loss are through windows

                                                                                        In hot climate, direct solar heat gain is about 1/3 of cooling load

                                                                                           Lighting energy consumption is more than heating and cooling combined in commercial buildings


                                                                                        幻燈片5

                                                                                        Low-energy intensity design and windows

                                                                                        Air conditioning peak load analysis in summer

                                                                                        50% of building envelope load are caused by windows

                                                                                           Window shading in summer and window insulation in winter are two critical issues

                                                                                      圖片8.png


                                                                                        幻燈片6

                                                                                        Energy survey results

                                                                                        Year of Built, Government office building built at different years



                                                                                      Year of built

                                                                                      Shang-hai

                                                                                      Wuhan

                                                                                      Shen-zhen

                                                                                      Fuzhou

                                                                                      Chongqing

                                                                                      Total

                                                                                      Average Annual Electricity Use (kWh/m2) 


                                                                                      1950




                                                                                      40.9

                                                                                      73.2

                                                                                      57.1

                                                                                      1970s or before




                                                                                      73.8

                                                                                      65.8

                                                                                      72.7

                                                                                      1980-1990s 

                                                                                      125.4



                                                                                      67.5

                                                                                      67.5

                                                                                      70.7

                                                                                      2000s

                                                                                      138.2



                                                                                      66.8

                                                                                      53.7

                                                                                      66.2

                                                                                      Unknown


                                                                                      62.8

                                                                                      59.5



                                                                                      61.1

                                                                                      All

                                                                                      135.0

                                                                                      62.8

                                                                                      59.5

                                                                                      68.0

                                                                                      58.6

                                                                                      66.3

                                                                                      Maximum Annual Electricity Use (kWh/m2) 

                                                                                      1950




                                                                                      52.6

                                                                                      78.2

                                                                                      78.2

                                                                                      1970s or before




                                                                                      138.4

                                                                                      87.1

                                                                                      138.4

                                                                                      1980-1990s 

                                                                                      125.4



                                                                                      128.4

                                                                                      95.7

                                                                                      128.4

                                                                                      2000s

                                                                                      205.0



                                                                                      248.2

                                                                                      121.5

                                                                                      248.2

                                                                                      Unknown


                                                                                      73.4

                                                                                      105.0



                                                                                      105.0

                                                                                      All

                                                                                      205.0

                                                                                      73.4

                                                                                      105.0

                                                                                      248.2

                                                                                      121.5

                                                                                      248.2

                                                                                      Minimum Annual Electricity Use (kWh/m2) 


                                                                                      1950




                                                                                      29.2

                                                                                      68.2

                                                                                      29.2

                                                                                      1970s or before




                                                                                      15.7

                                                                                      44.5

                                                                                      15.7

                                                                                      1980-1990s 

                                                                                      125.4



                                                                                      21.4

                                                                                      42.0

                                                                                      21.4

                                                                                      2000s

                                                                                      104.7



                                                                                      19.2

                                                                                      5.1

                                                                                      5.1

                                                                                      Unknown


                                                                                      47.3

                                                                                      30.0



                                                                                      30.0

                                                                                      All

                                                                                      104.7

                                                                                      47.3

                                                                                      30.0

                                                                                      15.7

                                                                                      5.1

                                                                                      5.1

                                                                                      Sample size

                                                                                      1950




                                                                                      2

                                                                                      2

                                                                                      4

                                                                                      1970s or before




                                                                                      13

                                                                                      2

                                                                                      15

                                                                                      1980-1990s 

                                                                                      1



                                                                                      12

                                                                                      5

                                                                                      18

                                                                                      2000s

                                                                                      3



                                                                                      14

                                                                                      18

                                                                                      35

                                                                                      Unknown


                                                                                      12

                                                                                      13



                                                                                      25

                                                                                      All

                                                                                      4

                                                                                      12

                                                                                      13

                                                                                      41

                                                                                      27

                                                                                      97


                                                                                        幻燈片7

                                                                                        Energy survey results

                                                                                        Worst energy intensity buildings get worse and worse 

                                                                                      圖片9.png

                                                                                        幻燈片8

                                                                                        Misunderstanding of windows

                                                                                        The smaller the better, control Window to Wall Ratio

                                                                                        East and West facades are same

                                                                                        Small north facing windows

                                                                                        Size matters, height does not

                                                                                        Window is fixed

                                                                                        Blinds are interior design jobs, nothing to do with energy

                                                                                        Mis-concept today

                                                                                      圖片10.png

                                                                                      圖片11.png

                                                                                        Low energy intensity buildings


                                                                                        幻燈片9

                                                                                        Contents
                                                                                          內容綱要

                                                                                         Importance of shading control and daylighting 遮陽和自然采光的重要性

                                                                                         Shading strategies 常見遮陽策略

                                                                                         Day lighting and building envelope 日光照明與建筑立面

                                                                                         Sample projects and successful stories 成功案例


                                                                                        幻燈片10

                                                                                        Heat flux through the window

                                                                                        The major flux is direct solar beam in summer

                                                                                        In winter, heat loss is the biggest problem

                                                                                        Second transfer is important

                                                                                        Tint glass is not very useful

                                                                                      圖片12.png

                                                                                        幻燈片11

                                                                                        Window and shading design principles

                                                                                        Use exterior shading, or shading in between glasses, internal shading is useless

                                                                                        Design the building to shade itself 

                                                                                        Use a horizontal form for south windows

                                                                                        Maximizing windows in north

                                                                                        Recessed windows, somewhat useful on the east

                                                                                        Use a vertical form on east and west windows.

                                                                                        Give west and south windows shading priority.  East is not important

                                                                                        The shade’s color modifies light and heat.

                                                                                           Movable shading is better than fixed shade. Use movable devices if budget is allowed


                                                                                      圖片13.png



                                                                                        幻燈片12

                                                                                      圖片14.png

                                                                                        West shading is hardest, vertical louvers sometimes not working

                                                                                      圖片15.png

                                                                                        Ways to reduce overhang size


                                                                                        幻燈片13


                                                                                      圖片16.png



                                                                                      圖片114.png

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                                                                                        幻燈片14

                                                                                        Reducing the size of overhang furthermore

                                                                                      圖片17.png


                                                                                        Allow lighting to come in

                                                                                      圖片18.png


                                                                                        幻燈片15

                                                                                        Design shading for glare relief as well. Use

                                                                                        exterior shading to reduce glare by partially

                                                                                        blocking occupants’ view of the too-bright sky.

                                                                                      圖片19.png

                                                                                        幻燈片16

                                                                                        Practical problems

                                                                                        From thermal point of view, exterior shading systems are perhaps one good 

                                                                                           solution, because direct solar radiation is completely blocked outside of buildings.  

                                                                                        However, it has the following shortcomings:

                                                                                      圖片20.png


                                                                                        Dirt accumulation on blades, negative effects on building appearance

                                                                                           Poor reliability. Actuators and mechanical systems are prone to failure due to exposure to wind, sun and rain.

                                                                                        Difficult to repair.

                                                                                        Visually unattractive.

                                                                                           To avoid glare, blades are typically shut off in winter and useful solar heat is blocked too 

                                                                                        幻燈片17

                                                                                        Interior shading system

                                                                                        Interior shading systems overcome the shortcomings of exterior shading systems,

                                                                                           but on the thermal side, they are not as effectively as exterior shading.   Although 

                                                                                           solar radiation is blocked, solar heat are retained indoor in summer.   Beyond that, 

                                                                                        other shortcomings include: 


                                                                                      圖片21.png



                                                                                         Need to be cleaned and maintained regularly

                                                                                            Prone to damage.  Furniture moving, indoor activities will inevitably damage the shutter.

                                                                                             No automatic adjustment.  Interior blinds are left open or closed as they were, till someone feels discomfort with the      glare.


                                                                                        幻燈片18

                                                                                        Double facades with ventilation 

                                                                                        Ventilated double facades with shading in between are better than interior and 

                                                                                        exterior shading system.  However, they have several drawbacks:

                                                                                      圖片22.png


                                                                                            Ventilated fa?ade still have dirt problem.  Dirt accumulated in-between the fa?ade is hard to clean 

                                                                                         Interior recycling ventilated double fa?          ades are useless thermal dynamically, because all the heat is still trapped indoor.

                                                                                         High cost.  Need two layers of window systems.  Double the building cost. 


                                                                                        幻燈片19

                                                                                        Shading in between the glasses, dynamic facade

                                                                                      圖片23.png


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                                                                                        Contents
                                                                                          內容綱要


                                                                                        Importance of shading control and daylighting 遮陽和自然采光的重要性

                                                                                        Shading strategies 常見遮陽策略

                                                                                        Day lighting and building envelope 日光照明與建筑立面

                                                                                        Sample projects and successful stories 成功案例


                                                                                        幻燈片21

                                                                                        Day lighting is untapped energy source in buildings

                                                                                        Natural lighting is free

                                                                                        Natural lighting release less heat than artificial lighting, even with ventilated fixtures

                                                                                        Lighting is on all four seasons

                                                                                      圖片25.png

                                                                                      圖片26.png

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                                                                                        Day lighting saving potentials


                                                                                        Adding photo-controls


                                                                                        0.62 kWh/sf-yr of office SF

                                                                                        14.6% of 4.24 kWh/sf-yr (average interior lighting energy use)

                                                                                        2.11 kWh/sf-yr in primary daylit zone

                                                                                        53.5% of 4.24 kWh/sf-yr (average interior lighting energy use)

                                                                                        35% of office space sf in daylit area


                                                                                        Market size

                                                                                        Office spaces with windows, 67%- 3,578 day lit office spaces

                                                                                        Net window-to-wall ratios, 38% average for office buildings 


                                                                                        幻燈片23

                                                                                        Day lighting and building envelope

                                                                                      圖片28.png


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                                                                                        幻燈片24

                                                                                        Day lighting and building envelope

                                                                                        Adding a light shelf increase savings 

                                                                                        About 5% increase in savings

                                                                                        Reducing furniture partition heights increase savings

                                                                                        About 10-14% depending on partition heights

                                                                                        Increase interior reflectance

                                                                                        About 15% depending on interior reflectance


                                                                                      圖片30.png

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                                                                                        Day lighting and building envelope

                                                                                      圖片32.png


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                                                                                        Day lighting and building envelope

                                                                                      圖片34.png



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                                                                                        Day lighting and building envelope

                                                                                      圖片36.png


                                                                                      圖片37.png



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                                                                                        Day lighting and building envelope

                                                                                      圖片38.png



                                                                                      圖片39.png



                                                                                        幻燈片29

                                                                                        Day lighting and building envelope

                                                                                        Building Form and Skin

                                                                                       • Increase exposure to daylight.  High skin-to-volume-      ratio, the greater percentage of floor space available for daylighting

                                                                                       • Shape building for self-shading

                                                                                       • Take a deep facade approach

                                                                                       • Balance daylight admittance

                                                                                       • Keep private offices somewhat shallow


                                                                                        幻燈片30

                                                                                        Day lighting and building envelope

                                                                                        Windows

                                                                                       • The higher the window, the deeper the daylighting zone. The practical depth of a daylighted zone is typically limited  to 1.5 times the window head height. With a reflective light shelf, this zone may be extended up to 2.5 times the head h  eight

                                                                                       • Strip windows provide more uniform daylight. 

                                                                                       • Large windows require more control. 

                                                                                       • Size the windows and select glazing at the same time. 

                                                                                       • Keep occupants away from large areas of single-pane glass. 

                                                                                       • Use separate apertures for view and daylight. 

                                                                                       • Position windows to direct light onto the ceiling.

                                                                                       • Introduce more light-colored surfaces for good distribution.


                                                                                        幻燈片31

                                                                                        Window design to maximize daylighting

                                                                                        Incorporate shading elements with windows

                                                                                       • Use horizontal window shapes

                                                                                       • Place view windows wisely. 

                                                                                       • Locate windows near room surfaces (beams, walls) for good distribution—    these surfaces help reflect and redistribute daylight.

                                                                                       • Windows on every orientation 

                                                                                       - North: High quality consistent daylight with minimal

                                                                                       heat gains, but thermal loss during heating

                                                                                       conditions and associated comfort problems. 

                                                                                       - South: Good access to strong illumination (the

                                                                                       original source), although varies through the day.

                                                                                       Shading is “easy”.

                                                                                       - East and West: Shading is difficult. Shading is

                                                                                       critical for comfort on both sides and heat gain too,

                                                                                       especially on the west. Windows facing generally

                                                                                       north and south create the fewest problems.

                                                                                       • Don’t waste glazing area where it can’t be seen


                                                                                        幻燈片32

                                                                                        Blinds matters!

                                                                                        90% of buildings have operable fenestration controls, blinds, shades, louvers, curtains

                                                                                      圖片40.png

                                                                                      圖片41.png

                                                                                        幻燈片33

                                                                                        Daylighting simulation examples

                                                                                      圖片42.png

                                                                                        幻燈片34

                                                                                        Blinds day lighting simulation

                                                                                      圖片43.png

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                                                                                        幻燈片35

                                                                                        Automated blinds control

                                                                                        Raised for hours when there is no direct sun, lowered for hours when there is direct sun

                                                                                        Blinds are at 45 deg angle to block direct sun

                                                                                        Representative of a fully automated system

                                                                                      圖片45.png

                                                                                        幻燈片36

                                                                                        Blinds control is an energy saving gold mine

                                                                                        Blinds retrofits

                                                                                        They are easy to improve

                                                                                        Scope of design and product improvement

                                                                                        Daylighting optimized blinds

                                                                                        Blinds manufacturers don’t know the potential of their product for daylighting savings

                                                                                        Everyone is focus on HVAC savings

                                                                                        Just like glass/windows forget they are making a daylighting products

                                                                                        Low cost retrofit item


                                                                                        幻燈片37

                                                                                        Split blinds, no cost ideas

                                                                                      圖片46.png

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                                                                                        Separate the window functions with different operation schedules
                                                                                           Daylight windows provide:
                                                                                           Seasonal adjustment for solar redirection
                                                                                           View windows provide:
                                                                                           Occupant daily or hourly control for glare

                                                                                      圖片48.png


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                                                                                        Reflective louvers acts as light shelf

                                                                                      圖片49.png

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                                                                                        Automated blinds retrofit options

                                                                                      圖片50.png

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                                                                                        Successful examples

                                                                                        Genzyme Building

                                                                                        Automated reflective blinds

                                                                                        All facades operated to produce uniform daylighting

                                                                                        Archiving persistent savings

                                                                                      圖片53.png

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                                                                                        Real picture of daylighting control

                                                                                      圖片56.png

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                                                                                      圖片57.png


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                                                                                      2019最新午夜福利视频757