綠色建筑遮陽措施研究

摘要:隨著世界生態(tài)環(huán)境問題日益突出，能夠較好地對生態(tài)環(huán)境問題做出響應(yīng)的建筑通常被稱為綠色建筑或可持續(xù)發(fā)展的建筑。綠色建筑的內(nèi)涵是全方位、立體的、高科技的環(huán)保工程，以科技作為發(fā)展動力，追求環(huán)保、健康、智能化，實現(xiàn)人和環(huán)境的共生。我們可以將綠色建筑形象地描述為“環(huán)保+節(jié)能+健康+高效+智能”的建筑。當(dāng)然，作為時代的新鮮產(chǎn)物，綠色建筑是一個動態(tài)概念，不同時期會有不同的要求和標(biāo)準(zhǔn)，而且隨著社會的不斷發(fā)展，這種要求和標(biāo)準(zhǔn)也會越來越高。綠色建筑的設(shè)計涉及到隔熱、保溫、遮陽、能源措施等方方面面，本文著重對遮陽措施進行分析。

關(guān)鍵詞:綠色建筑 遮陽措施 研究

1 建筑遮陽的方式和設(shè)計方法

建筑的許多部位諸如側(cè)窗、屋頂、天窗、中庭玻璃頂均需要進行適當(dāng)?shù)恼陉栐O(shè)計，遮陽構(gòu)件多種多樣，不同部位的遮陽設(shè)計也是有針對性的。

1.1 側(cè)窗遮陽 利用人工構(gòu)件實現(xiàn)遮陽的方式分為水平遮陽、垂直遮陽和格柵式遮陽三種。除遮陽構(gòu)件之外，利用綠化、植被等自然因素也有相當(dāng)理想的遮陽效果。

1.1.1 水平遮陽 在低緯度地區(qū)或夏季，由于太陽高度角很大，建筑的陰影很短，水平遮陽就足以達(dá)到很好的遮陽效果。最簡單也最有效的方法是利用冬季、夏季太陽高度角的差異來確定合適的出檐距離，使得屋檐在遮擋夏季灼熱陽光的同時又不會阻隔冬季溫暖的陽光。建筑的屋檐常常用來遮陽，它也屬于水平遮陽的表現(xiàn)形式之一。

1.1.2 垂直遮陽 決定垂直遮陽效果的因素是太陽方位角，由于它能夠有效的遮擋高度角很低的光線，因此適合用于東西方向。

1.1.3 隔柵式遮陽 隔柵式遮陽建有水平遮陽和垂直遮陽的優(yōu)點，對于各種朝向和高度角的陽光都比較有效。

1.1.4 平板式遮陽 平板式遮陽包括平面板式遮陽、簾幕式遮陽和百頁式遮陽。平面板式和簾幕式遮陽最能有效的遮擋整個窗戶部分的陽光，為了兼顧采光和通風(fēng)，這種遮陽板往往需要移動和開啟，能夠適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。安裝在玻璃建筑內(nèi)部或者外部的布簾、幕布不僅能夠有效遮陽，而且開啟方便，卷折后能夠不占用空間，很多建筑使用這種遮陽方式。柏林GSW 大廈建筑在雙層玻璃幕墻之間加上彩色布簾，塑造了色彩絢爛的表面效果。

百頁是一種建筑中采用較多的遮陽方式，它的優(yōu)點是能夠根據(jù)需要調(diào)節(jié)角度，綜合滿足遮陽和采光通風(fēng)的需要。由于它的這一特點，歐洲、美國很多生態(tài)建筑外墻在綜合考慮遮陽采光、自然通風(fēng)的基礎(chǔ)上，選用了百頁式遮陽。

1.1.5 綠化遮陽 常見的植物遮陽有高大的喬木，夏季它們繁密茂盛的枝葉可以阻擋陽光對建筑的照射;冬季樹葉脫落，陽光又會通過枝條將熱量送入室內(nèi)。攀援類植物可以附在建筑外墻上，就像是為建筑穿了衣裳，它們在夏季長得最為茂盛，能阻止夏季日光照射，缺點是可能在建筑表面覆蓋的不均勻充滿偶然性。這是植物這一生命體本身形體隨著季節(jié)變化特點為建筑帶來了一種特殊的遮陽方式。

1.2 屋頂、天窗遮陽 屋頂、天窗、中庭玻璃頂都是建筑頂部的遮陽。這些部位的遮陽可以靈活借鑒側(cè)窗遮陽的各種方式，下面三種是在設(shè)計中經(jīng)常采用的。

1.2.1 隔柵式遮陽 它兼有水平遮陽和垂直遮陽的優(yōu)點，對于各種朝向和高度角的陽光都比較有效。對于屋頂天窗和玻璃頂來說，平板式遮陽如布幔和格柵能夠充分發(fā)揮遮陽作用。

1.2.2 簾幕式遮陽 玻璃頂棚常采用簾幕式遮陽的方式。由科隆卡邁·謝佛合作建筑事務(wù)設(shè)計的明興—格拉德巴赫銀行是迄今為止德國最大的玻璃穹頂遮陽建筑，面積達(dá)到1700平方米。這一巨大的玻璃圓頂5層樓高，俯瞰整個大廳，成為一個建筑景觀。大廳的環(huán)境氣氛，包括接待區(qū)和辦公區(qū)，最大程度滿足了舒適要求。

1.2.3 百頁式遮陽 它位于玻璃內(nèi)側(cè)，也是玻璃屋頂常用的遮陽方式。

1.2.4 玻璃片經(jīng)特殊處理產(chǎn)生的遮陽效果 經(jīng)過特殊處理的玻璃片，可部分減少進入室內(nèi)的陽光數(shù)量和強度，達(dá)到與遮陽相同的效果，同時不影響采光效果。倫佐·皮阿諾在波茨坦廣場的Debis總部大樓的陽光中庭頂部使用了這種遮陽方式。與水平面成一定角度的這種玻璃朝南傾斜放置，在陽光中庭內(nèi)部底層向上看，南向射來的直射光線大部分被這種玻璃擋住，變得模糊柔和，同時北面明亮的擴散光毫無遮擋的進入室內(nèi)，一定角度向北望可看見完整的天空。

2 建筑遮陽設(shè)計與采光、通風(fēng)、隔熱

遮陽構(gòu)件的設(shè)計固然要達(dá)到隔絕太陽輻射熱量的目的，但由于大多數(shù)遮陽構(gòu)件是與窗戶結(jié)合在一起的，因此窗戶原有的采光和通風(fēng)功能與遮陽功能的協(xié)調(diào)顯得非常重要。

2.1遮陽與通風(fēng) 遮陽板在遮陽的同時也會影響窗戶原有的采光和通風(fēng)特性，由于遮陽板的存在，既遮擋了過多的陽光，同時建筑周圍的局部風(fēng)壓也會出現(xiàn)較大幅度的變化。在許多情況下，設(shè)計不當(dāng)?shù)膶嶓w遮陽板會顯著降低建筑表面的空氣流速，影響建筑內(nèi)部的自然通風(fēng)效果。如果根據(jù)當(dāng)?shù)氐南募局鲗?dǎo)風(fēng)向特點，可以利用遮陽板來作為引風(fēng)裝置，增加建筑進風(fēng)口的風(fēng)壓，對通風(fēng)量進行調(diào)節(jié)，以達(dá)到自然通風(fēng)散熱的目的。在蓋爾森基興日光能科技園，為了解決300米長廊中庭的通風(fēng)問題，采用了折疊式布簾遮陽板，玻璃幕墻也可以通過機械裝置開啟通風(fēng)(圖1)。百頁遮陽板可以在遮陽的同時不妨礙通風(fēng)，因此百頁遮陽板是解決遮陽與通風(fēng)的矛盾的較好的方案。

2.2遮陽與采光 遮陽與采光總會產(chǎn)生矛盾，而水平百頁的遮陽和采光可以相互結(jié)合并促進。水平百頁可在阻擋過量直射陽光進入室內(nèi)近窗處的同時，將陽光反射到房間離窗戶較遠(yuǎn)的地方，促進了房間的自然采光。

玻璃百頁使用高性能的隔熱和熱反射制成，既可遮陽，又不妨礙陽光進入室內(nèi)。

2.3遮陽與散熱 遮陽構(gòu)件既要避免本身吸收過多熱量，又要易于散熱。遮陽板適宜采用熱容低的材料，避免室內(nèi)外不利的溫度傳導(dǎo)。在當(dāng)今以生態(tài)技術(shù)為代表的建筑實例中，采用新型材料制成的高反射、低熱容的金屬遮陽、玻璃遮陽板受到越來越多的建筑師的青睞。

將遮陽板(百頁)置于室外的效果顯著于室內(nèi)，與遮陽板的通風(fēng)散熱有關(guān)。以垂直懸掛的遮陽百頁為例，當(dāng)采用外遮陽時約有30%的熱量進入室內(nèi)，采用內(nèi)遮陽時則提高60%。平面遮陽簾幕能夠達(dá)到100%的遮陽效果。

3 生態(tài)建筑遮陽設(shè)計趨勢

以新材料、新技術(shù)為手段的新一代建筑師正在積極探索新的、更加高效的生態(tài)建筑遮陽方式。他們在使用新型遮陽材料的基礎(chǔ)上，能夠自動控制和調(diào)節(jié)，不但加強了遮陽效果，而且與建筑其它功能如采光、通風(fēng)的協(xié)調(diào)也大為增強，使遮陽板成為綜合解決遮陽、采光、通風(fēng)、太陽能利用的多功能構(gòu)件。

3.1遮陽板結(jié)合太陽能光電和光熱轉(zhuǎn)換板 與太陽能光電和光熱轉(zhuǎn)換板結(jié)合的遮陽板，不僅避免了遮陽構(gòu)件自身可能存在的吸熱導(dǎo)致升溫和熱傳遞問題，而且將吸收的熱量轉(zhuǎn)換成對建筑有用的電能、熱能資源加以利用，可以說是建筑構(gòu)件復(fù)合多功能發(fā)展的方向。

3.2 雙層皮 遮陽百頁或者簾幕裝在雙層玻璃幕墻的空氣夾層中，這是種綜合解決遮陽、采光、通風(fēng)、太陽能利用的綜合解決策略。

3.3 自動控制的遮陽構(gòu)件 對于遮陽構(gòu)件來說，簡單的手工調(diào)節(jié)在今天依然有效，但對于一些大面積的玻璃幕墻和高層建筑來說，則需要構(gòu)件的自動調(diào)節(jié)。

德國國會大廈的穹頂遮陽集中了自動控制技術(shù)與工藝的精華，穹頂下方巨大的活動遮陽扇約4層樓高，可自動追蹤太陽運行軌跡并隨之做出運動，高科技、高工藝的遮陽構(gòu)件創(chuàng)造了激動人心的藝術(shù)震撼力，同時內(nèi)部空間的熱空氣還可通過反光板圍成的倒錐體從頂部排出。

阿拉伯世界研究中心采用了像照相機光圈一樣可調(diào)節(jié)的采光遮陽窗，充分展現(xiàn)了現(xiàn)代科技的細(xì)膩與精巧。主立面使用這種采光裝置，以阿拉伯建筑的傳統(tǒng)幾何圖案為原型并覆蓋隔柵，可以根據(jù)陽光做出精確調(diào)節(jié)，達(dá)到采光與遮陽的目的。在每一個窗格上，控制調(diào)節(jié)的電子線路板清晰可見，極富現(xiàn)代感的金屬材質(zhì)，纖細(xì)精巧的節(jié)點，與戲劇化的光影明暗變化效果一道賦予室內(nèi)強烈的藝術(shù)感染力。