式中，ge为玻璃边缘区域的太阳光总透射比，其余符号含义与式(2)和式(4)相同。对比式(4)和式(5)可知两个公式的区别在于是否考虑玻璃边缘区域的太阳辐射热量。美NFRC标准体系中规定ge等于gg，而Ae加上Agc等于Ag，因此式(4)和式(5)在本质上相同。杨仕超经过计算对比发现相同条件下两个公式的相差甚小。
欧洲ISO标准体系、美国NFRC标准体系以及我国规程采用相同的方法计算玻璃系统的太阳光总透射比，即积分和迭代的方法。我国规程计算玻璃系统太阳光总透射比时，所采用的标准太阳光谱为ISO 9845-1的第五类标准光谱，即直射与散射光谱，这与欧洲ISO标准体系相一致。美国NFRC标准体系则采用ISO 9845-1中的第二类直射光谱作为标准太阳光谱。直射与散射光谱的各波段的平均分光照度值均比只有直射光谱大。因此我国规程与欧洲ISO标准体系得到玻璃系统的太阳光总透射比大于美国NFRC标准体系的计算结果[3]。
欧洲ISO标准体系、美国NFRC标准体系以及我国规程采用相同的方法计算窗框的太阳光总透射比：
式中Uf为窗框的传热系数，αf为窗框表面太阳辐射吸收系数，hout为室外表面换热系数，Af为窗框投影面积，Asurf为窗框外表面面积。我国规程中窗框表面太阳辐射吸收系数取0.4，而美国NFRC标准体系中窗框表面的太阳辐射系数取0.3。
综上所述，不同标准间的遮阳系数计算方法本质上是相同的，不同在于系数的不同取值，如标准太阳光谱和窗框表面太阳辐射系数。
采用软件计算玻璃系统太阳光总透射比时，需要的边界条件为室内外对流换热系数。采用软件计算窗框太阳光总透射比时，软件所需的边界条件为室内外温度、室内外对流换热系数和太阳辐射照度。表2中给出了中美欧三种标准中计算边界条件。
遮阳系数计算边界条件存在明显差异，这种差异造成不同标准计算得到的遮阳系数并不相同。此种差异不仅与边界条件差异有关，也与公式系数取值不同有关。玻璃系统的太阳光总透射比通常远大于窗框的太阳光总透射比，加之玻璃系统的面积也是窗框面积的数倍到数十倍，外窗的太阳光总透射决定于玻璃系统的太阳光总透射比。整窗的太阳光总透射比由以面积为权函数的数学公式计算得到，整窗的太阳光总透射比必然小于玻璃系统的太阳光总透射比，但两者之间的差异不大。
4 基于LBNL系列软件的外窗热工性能计算流程
从前文的论述中可以看出以美国NFRC标准体系为基础的LBNL系列免费软件计算得到的外窗热工性能参数并不能满足我国规程的要求，主要有四方面原因：(1)窗框传热系数计算方法不同，(2)边界条件不同，(3)标准太阳光谱不同，(4)窗框太阳辐射吸收系数不同。加之LBNL系列免费软件只能计算美国NFRC标准体系所规定的标准窗型[3]。以上不足使得LBNL软件无法用于《铝合金门窗》[8]规定的型式检验典型试件热工性能计算中，也不能用于新型建筑外窗研发中。
基于LBNL系列软件的热传导和玻璃光学热工计算功能模块，结合我国规程的计算方法，在LBNL系列软件无法满足计算要求的环节用Excel计算表格等作为替换，制定了传热系数和遮阳系数计算流程。该流程满足我国规程的要求。同时还可结合Excel软件或者MATLAB软件的二次开发功能，实现全计算流程的自动化。
前文指出LNBL系列软件传热系数计算方法玻璃边缘区域计算理论。传热系数计算中可以考虑采用LNBL系列软件中的二维热传导模拟计算模块THERM进行窗框传热分析，在此基础上按照我国规范的计算公式得到窗框传热系数及玻璃边缘区域线系数。采用LNBL系列软件中的一维热传导模拟计算模块WINDOW计算得到玻璃系统的传热系数。按照式(1)以及整窗各部件截面面积最终获得整窗传热系数。
具体计算流程如下：
(1)采用WINDOW模块和我国规程的边界条件计算得到玻璃系统的传热系数Ug。
(2)在THERM模块中建立包含导热系数为0.03W/(m∙K)、长度为200mm的等厚绝热板代窗框计算模型，采用THERM模块和我国规程的边界条件计算得窗框传热系数Ufr。
(3)将等厚绝热板替换为玻璃系统建立新的窗框计算模型，采用THERM模块和我国规程的边界条件计算得窗框传热系数Uf和玻璃边缘区域传热系数Ue。
(4)按照下式计算得玻璃边缘区域线传热系数ψ
式中bf为窗框宽度，be为玻璃边缘区域宽度，be可取THERM模块中的默认值，即63.5mm，其余符号与式(1)和式(2)相同。
(5)基于前四步计算得到的传热系数ψ、Ufr和Ug，结合整窗各部件截面面积，按照式(1)计算得整窗传热系数Ut。
由于不同标准的遮阳系数计算方法本质上是一致的，差别在于LBNL标准软件选用的标准太阳光谱和窗框太阳辐射吸收系数不同。可以考虑采用LNBL系列软件中的玻璃光学热工计算模块Optics计算得到单片玻璃的光学热工参数，该模块计算中可以选择不同的计算标准，其中ISO 9050标准所用的标准太阳光谱[9]与我国规程相同。由此计算得到的单片玻璃光学热工性能满足我国规程的要求。窗框的太阳光总透射比我国规范的计算公式计算得到。按照式(4)以及整窗各部件截面面积最终获得整窗太阳光总透射比。
具体计算流程如下：
(1)将已知的单片玻璃光谱数据导入Optics模块，计算标准选择为ISO 9050，计算得到单片玻璃的光学热工参数。
(2)将上一步得到单片玻璃光学热工参数导入WINDOW模块中，按照我国规程的边界条件计算得到玻璃系统太阳光总透射比gg。
(3)采用THERM模块和我国规程的边界条件计算出窗框的传热系数Ufr。
(4)按照式(6)和我国规程的边界条件计算出窗框的太阳光总透射比gf。
(5)基于前四步得到的太阳光总透射比gg和gf，结合整窗各部件截面面积，按照式(4)计算得到整窗的太阳得热系数gt。
(6)根据公式(3)计算得到整窗的遮阳系数SC。
5 小结
近来，系统门窗的兴起以及建筑门窗节能性能标识的大力推广，数值模拟计算重要性越发显著。目前国内具有较大用户群体的数值模拟计算软件为LBNL系列软件。该系列软件依据美国NFRC标准体系开发，而美国NFRC标准体系与我国规程的计算方法和边界条件间存在显著差异，主要有四方面原因：(1)窗框传热系数计算方法不同，(2)边界条件不同，(3)标准太阳光谱不同，(4)窗框太阳辐射吸收系数不同。加之LBNL系列免费软件只能计算美国NFRC标准体系所规定的标准窗型。造成LBNL系列软件计算结果无法满足我国规程的要求，也不能用于新型建筑外窗的研发中。
基于LBNL系列软件的数值模拟计算功能模块，以及电子计算表格，按照我国规程计算方法、系数取值和边界条件，提出了满足我国规程要求的建筑外窗热工性能计算流程。所建议的计算流程简便易行，可供广大建筑外窗研发人员及研究者计算建筑外窗热工性能计算时参考。
参考文献
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[2] 李玮. 天津市建筑门窗节能性能标识配置方案的探讨 [J]. 门窗，2015，1：9-11.
[3] 杨仕超，杨华秋，马扬. 中外建筑门窗幕墙热工性能计算软件介绍及计算对比 [DB/OL]. 点击查看 http://www.yjksoft.com/Research?type=2，2010.
[4] 马扬，杨仕超，杨华秋. 中外建筑门窗幕墙热工计算标准体系 [DB/OL]. 点击查看 http://www.yjksoft.com/Research?type=2，2010.
[5] JGJ/T 151-2008. 建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程 [S]. 北京，中国建筑工业出版社，2009.
[6] 刘涛. 基于有限单元法的玻璃幕墙热工性能的分析和设计 [D]. 上海，同济大学，2010.
[7] P. Blanusa, W. P. Goss, H. Roth et. al. Comparison between ASHRAE and ISO thermal transmittance calculation methods [J]. Energy and Buildings, 2007, 39: 374–384.
[8] GB/T 8487-2008. 铝合金门窗 [S]. 北京，中国标准出版社，2009.
[9] Standards for Solar Optical Properties of Specular Materials [DB/OL]. 点击查看 http://windowoptics.lbl.gov/data/standards/solar，2010.
[10] 王丽丽，孙诗兵，王洪涛，万成龙. 窗框对遮阳系数的影响研究 [J]. 节能技术，2014，2：159-161.
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