城市街道景觀與建筑遮陽系統設計相關性研究

王波濤

(麗水學院土木工程系，浙江 麗水 323000)

1 研究背景

在全球性競爭中，國家和區域之間的競爭以城市為重點，而城市之間的競爭也已從“20世紀80年代的規模競爭、90年代的綜合實力競爭演變成21世紀的城市個性魅力的競爭”。城市是時代進步中不可估量的推動者，杭州更是一個重要的推動者。“上有天堂，下有蘇杭”，作為國內著名的旅游勝地，僅2010年杭州市接待海外游客230.4萬人次，僅次于北京、上海、廣州、深圳和珠海。杭州屬亞熱帶季風性氣候，四季分明，光照充足，雨量充沛。年平均氣溫17.5℃，夏季平均氣溫28.6℃，經常高達38℃，冬季平均氣溫3.8℃。年平均降雨量1 435 mm。

目前，杭州城市內部分居民樓的遮陽棚已得到統一的安裝，全部為綠色透明的塑料材質搭建而成。但是，杭州市內非主要街道的遮陽系統存在年久失修或臟亂差以及居民不合理不正規地安裝遮陽系統的現象。城市視覺形象不單是一種物象特征，它反映了城市規劃者、建筑者和城市居民對城市的理解和追求，是城市文明程度的重要標志之一，反映了一定時期內城市藝術和技術所達到的水平。本文致力于能夠開發一種節能的遮陽系統，如智能型太陽能遮陽系統，系統主體部分由特殊材質搭建而成，內置太陽能蓄電池可以吸收太陽光能并將其儲存轉化成電能供給照明等設備。

2 項目意義及目標

本項目是要通過提升遮陽系統的美觀度提升建筑外觀美感從而塑造城市視覺形象，營造城市視覺形象良好的氛圍。遮陽系統對于建筑的作用是多元化的，它不單能遮陽擋雨而且能增加建筑美感。遮陽系統通過輕巧的材料設計成優美的形式，成為建筑造型的一部分。

在歐洲已經把遮陽系統作為一種設計元素加以利用，這種具有動感的建筑形象成為了建筑時尚需要，成為一種新的現代建筑形態而存在。

杭州身為一個世界級的旅游城市，其形象影響著杭城的旅游熱度。不幸的是，部分居民建筑遮陽板不統一等原因嚴重影響了杭州整體的城市形象，這就需要通過解決遮陽板問題來改觀杭州的城市形象，甚至是通過設計新的遮陽系統來提高杭州城的城市形象。

本項目通過研究杭州各街道遮陽系統種類的分類情況及其外觀對城市形象的影響，結合杭州各個主要街道的遮陽系統的了解與分析，設計出一款能吸收太陽光能并將其儲存轉化成電能供給照明等設備的遮陽系統。同時，該太陽能遮陽板具有遮風擋雨的功能。最終要實現將這款太陽能遮陽板向更多的城市推廣使用。

3 杭州遮陽系統現狀的調查分析

3.1 杭城遮陽棚現狀

戶外遮陽棚的分類方式有很多，按其形狀和效果而言，可分為水平遮陽棚、垂直遮陽棚、混合遮陽棚及遮擋遮陽棚四種基本形式;按照遮陽棚控制方式的不同，可以分為無線遙控、紅外遙控、手動控制以及智能化控制;但是縱觀整個城市，從使用情況角度可以把城市內的遮陽棚分為民居建筑、商業區建筑、景區遮陽棚。遮陽棚對于建筑具有重要作用。

3.1.1 民居建筑中的遮陽棚

杭州，夏天十分炎熱，陽光直射室內，使房間局部過熱并產生眩光，嚴重影響了人們的生活。遮陽棚有效的防止室內產生局部過熱和眩光，所以它在杭城使用率極高。遮陽棚材料多為磨砂玻璃、遮光玻璃、彩色玻璃等，顏色多為綠色，對太陽光波具有一定的折射或散射功能。但是此類遮陽棚對于民居造成了一些問題，如遮陽棚對房間通風有一定的阻擋作用和減弱陽光強度和亮度，使得室內變暗等不利影響。因此，利用門窗的透光材料本身遮陽，有一定局限性。

在戶外調查中我們發現，由于是民居建筑，大部分的遮陽棚為居民自行安裝，同一幢居民樓上的遮陽棚，款式、顏色、材料、外觀各不相同，還有部分未安裝遮陽棚，顯得雜亂不堪，嚴重影響了街道的美觀狀況，見圖1。這些情況在杭州市內相當普遍。但在一些新建的小區中，遮陽棚均為統一安裝，從外觀來看要比前者好，給人一種整齊劃一的美感，見圖2。

圖1 居民自行安裝的遮陽棚

圖2 新建小區統一安裝的遮陽棚

3.1.2 商業建筑區的遮陽棚

商業區的建筑以寫字樓以及大型商場為主，為了保持室內溫度，必須開空調調溫。據統計，建筑外窗的能耗占建筑總能耗比重，一般可達到40%～50%。有效的建筑遮陽設施在夏季可以阻擋近85%的太陽輻射，改善室內熱環境。許多大型建筑的遮陽棚并沒有像居民區的建筑一樣明顯，它充分利用了建筑本身，把遮陽棚與建筑融為一體，當然這只是少數，更多的是沒有遮陽棚，或者僅僅對于建筑的一層設有很少的遮陽系統。現在商業區建筑的外墻多為玻璃帷幕，就外觀來看符合現在人們的審美觀念，但是玻璃帷幕也帶來了很多的問題，如光污染以后，室內溫度容易升高。

遮陽棚能有效阻擋陽光的直接照射，避免室內溫度升高的問題，不管從經濟利益方面還是節能方面這都是雙贏局面。

3.1.3 景區建筑用遮陽棚

據戶外調查發現，現在杭州各景區附近的建筑多為低層建筑，景區以杭州西湖周邊為主，建筑多用于餐飲業，由于特殊的地理位置以及用處，建筑本身具有不同的風格和特色。大部分景區建筑尤其是餐飲業的建筑，都附有獨具特色的遮陽棚、遮陽板等遮陽設施，這些遮陽棚和遮陽板與民居建筑和商業區建筑有著很大的不同，它不僅僅強調實用，更重要的是強調裝飾效果，所以它們的外觀都是符合現在人們的審美觀念。景區建筑遮陽棚多為歐式風格，給景區以及餐飲店面增添了不少色彩，與景區周邊少量的民居建筑遮陽棚相比，產生了鮮明的對比，見圖3。

圖3 景區遮陽棚

3.2 對杭城遮陽系統的調查分析

為了能夠更深入了解市民對杭州遮陽系統的態度情況，我們進行了3次杭州市不同地區的實地問卷調查，如杭州慶春路、武林路、湖濱路、延安路等主要路段著重進行了調查。同時我們的調查問卷也在網絡上投放，最終，我們收回378份有效的實地調查問卷和143份網絡調查問卷。

經過對收回的有效的調查問卷的統計分析，我們有許多重要的發現。首先，有88%的市民會去關注建筑的遮陽棚，而有64%的市民偶爾會關注到建筑的遮陽棚。其次，44%的人認為遮陽棚既美化了環境，也對環境起到了修飾作用。同時我們將幾種不同風格的遮陽棚圖片放在一起讓被調查者選擇，50%的人選擇了偏西式的遮陽棚樣式，說明市民比較在意建筑的整體美觀以及希望未來的遮陽棚外觀趨勢可以向現代化、簡約化發展。同時，我們調查了遮陽系統給行人帶來的各種不方便，得到了如圖4所示的結果。

圖4 遮陽系統在生活中帶來的不便

此外，我們以居民會最在意遮陽棚的功能調查問卷，選擇了實用型、簡約型、美觀修飾型等多種類型的遮陽棚讓參與的問卷者進行了好感度排列。最后得出結論:對于遮陽棚，大家首要的目光還是停留在美觀上，其次才考慮其他的實用功能，如圖5所示。這個結論讓本組成員意識到遮陽系統外觀的美觀度的重大意義。因此，本小組成員決定對遮陽系統的外觀和功能進行深入的調查研究。

圖5 遮陽系統主要作用的調查

3.2.1 遮陽系統的外觀

在我們的問卷調查中發現，人們不僅要求遮陽系統功能上的完善，還希望從遮陽系統的外觀得到美的享受。因此，在設計遮陽系統時，必須注意與建筑造型的協調統一。

因此我們在遮陽系統的設計對提升杭城風貌形象這一方面進行了調查，見圖6，調查結果，絕大多數市民認為遮陽系統改善城市形象是非常重要的。同時，人們還認為越美觀的遮陽系統對提升杭城風貌的作用越大。

圖6 遮陽系統對提升杭城風貌的重要性調查

3.2.2 遮陽系統的功能

1)遮陽節能及供電。

建筑遮陽系統對防止室內溫度上升有明顯作用。在遮陽系統作用下，房間溫度波幅較小，室內溫度場均勻，人體感覺舒適。且遮陽系統可有效減少空調負荷，對空調建筑來說，遮陽系統更是節約能源的主要措施之一。

統計問卷結果發現，有54.4%的人希望遮陽板增加節能功效，有57%的人希望遮陽系統向環保和實用方向發展。太陽能遮陽板目前在國外已經相當普及，利用太陽能遮陽板進行遮陽的同時，將太陽能轉換成電能給建筑供電，如有剩余可將多余電能賣予電力公司。但是這種太陽能遮陽板技術在國內尚未成熟，其制作成本相對較高，成本回收期長，再加上國民環保意識不強，就現階段來說推廣比較困難。

2)調節采光。

從采光的觀點來看，遮陽措施會阻擋白天室外的直射陽光，防止室內人們感到眩光，使室內的光照強度分布比較均勻，有助于視覺效果的發揮。

對周圍環境來說，遮陽功能可分散玻璃的反射光，避免了大面積玻璃反光造成的光污染。但是，由于遮陽措施有擋光作用，從而會降低室內光照度，在陰雨天更為不利，使室內更昏暗。因此，在遮陽系統設計時應充分考慮以上因素，盡量滿足室內天然采光的要求。

3)擋風擋雨。

杭州屬于亞熱帶季風性氣候，夏季多雨，且常受臺風侵襲。對杭州市區主要路段的路邊建筑遮陽系統的造型和材質考量之后，發現70%的建筑遮陽系統都采用防紫外線布，60%的遮陽板棚是可收縮的。

為了更好的了解遮陽棚對居民的生活有何改善影響，我們對部分店鋪和居民樓深入調查了解。最后發現遮陽棚的使用不僅在正午可以遮陽，在杭州這種多雨的南方城市安裝遮陽板，尤其是商業區建筑如果遇到下雨，消費者可以及時躲到遮陽板下方避雨，遮雨的同時也對建筑物有防潮作用。

4 智能型太陽能遮陽板系統

目前，太陽能的應用領域已經相當廣泛，但是在太陽能遮陽棚的應用還處在發展階段，智能太陽能遮陽板系統更是新興產品。在國外智能太陽能遮陽板已得到應用，這為我們提供了很好的借鑒經驗。普通的遮陽棚本身就有利于節約能耗，而智能太陽能遮陽棚不僅節約了電能，而且提供了建筑所需的電能供給。

智能型太陽能遮陽板實現了全自動跟蹤太陽運行，始終將太陽光線垂直照射于遮陽板上，最大限度地遮擋陽光。該遮陽板通過阻擋光線來避免過多熱量透過窗戶滲透到室內，起到了調節室內溫度和光照需求，從而達到減少空調使用、節省空調運作費用的目的，節約電能、降低能耗。設計師獨出心裁將太陽能電池片安裝在遮陽板正對太陽處，不僅實現遮陽功效，而且通過遮陽板上的電池片最大限度地把太陽光轉換成電能儲存起來，實現遮陽和發電的雙重功效，使得太陽能光伏發電與建筑節能建筑造型完美地結合在一起。

太陽能光伏發電與遮陽板相結合，有效的減少建筑物空調的冷熱負荷，形成了建筑型太陽能電站，它與電網相聯，為建筑物供電，智能型太陽能遮陽板的普及使用對建筑節能將會發揮重要的作用。

在中國城市建設發展進程中，可以考慮將居民建筑太陽能遮陽系統產生的電能除供應家庭用電外，還可以向電廠輸送，該太陽能遮陽系統供電模式可參考圖7。

圖7 太陽能遮陽系統供電模式

5 結論與展望

遮陽系統是建筑在外的一個結構，可以讓行人直觀的看到，并對其產生視覺感受，美觀的遮陽系統可以提高城市的整體形象，反之，簡陋的遮陽系統則會給人留下不好的印象。因此，以杭州為例，本項目致力于通過提高遮陽系統的美觀程度和功能來提升城市整體形象。

杭州提出建設低碳經濟、低碳建筑、低碳交通、低碳生活、低碳環境、低碳社會的“六位一體”低碳城市目標，杭州市是全國首批低碳城市示范點。而我們項目中研究的太陽能節能遮陽板正完全符合低碳、節能這個主題。所以，我們希望可以將杭州城居民建筑、商業建筑、景區建筑的遮陽系統改造的美觀、大方、實用的同時，還能增加太陽能節能功能，讓城市的資源得到充分的利用，增加經濟效益，促進城市多方位建設與發展。

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