建筑节能是减少能源消耗,实现可持续发展的重要途径。窗户是建筑围护结构中热量传递的关键部件,是影响建筑室内热环境和建筑能耗的主要因素之一。因此,与窗户能耗密切相关的遮阳系统对建筑节能至关重要。本文着重研究了四种传统遮阳系统(固定遮阳篷、卷帘、蜂巢帘以及水平百叶)和光伏遮阳组件的传热、采光、发电(仅限光伏遮阳组件)以及综合性能,并对传统遮阳系统与光伏遮阳组件的结构参数进行了优化设计,最终得到了不同气候区不同遮阳系统的最佳设计方案,为今后遮阳系统的选型提供了重要参考依据。模拟方面,本文首先以长沙地区典型住宅建筑为例,利用EnergyPlus建立模型,分析比较了四种传统遮阳系统在不同品质和不同布置方式下的总能耗,并获得了夏热冬冷地区住宅建筑适用的遮阳方式。然后利用EnergyPlus建立了光伏遮阳组件模型,分析比较了光伏遮阳组件在不同方位角和倾斜角下的净能耗,并获得了夏热冬冷地区光伏遮阳组件在不同方位角下的最佳倾斜角。另外,对光伏遮阳组件与传统遮阳系统的节能效果进行了比较分析,结果表明相比于传统遮阳系统,光伏遮阳组件具有更优的能量性能。进一步地,为分析不同气候区光伏遮阳组件的节能潜力,利用上述EnergyPlus建立的光伏遮阳组件模型,选取哈尔滨、北京、长沙、昆明以及广州作为五个气候区代表城市,分析比较了光伏遮阳组件的年最佳倾斜角和月最佳倾斜角,结果显示五个气候区南向以月最佳倾斜角安装光伏遮阳组件相比于以年最佳倾斜角安装光伏遮阳组件的节能潜力要优于东向和西向。最后,为促进光伏遮阳组件的商业化应用,比较了不同气候区高层建筑使用光伏遮阳组件的综合能量性能和经济效益,并且获得了不同气候区光伏遮阳组件的最佳倾斜角和宽度。同样选取上述五个城市作为不同气候区域的代表,结果表明哈尔滨、北京、长沙、昆明以及广州地区南向光伏遮阳组件的最佳倾斜角分别为55°、50°、40°、40°、30°,最佳宽度都为1.156m。另外,与屋顶光伏系统和传统电网供电模式相比,五个气候区的高层建筑安装合理设计的光伏遮阳组件具有更优的能量性能和经济效益。实验方面,本文首先测量了多晶硅光伏组件的特性参数,以此作为EnergyPlus中光伏遮阳组件发电模拟的基础。然后搭建光伏遮阳组件实验台测试其发电量,通过测量发电量与模拟发电量的对比进行等效二极管模型的验证。最后采用验证过的光伏遮阳组件模型对其进行性能分析和优化设计。本文研究结论为传统遮阳系统与光伏遮阳组件的设计、安装以及为不同气候区选择合适的遮阳方式提供了理论依据。