建筑遮陽的基本形式選擇與比較

湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院 楊子江

建筑遮陽的目的是阻斷陽光透過玻璃進(jìn)入室內(nèi)，防止過分照射和加熱建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，防止眩光，以消除或緩解室內(nèi)高溫，降低空調(diào)的用電量。因此針對不同朝向在建筑設(shè)計中采取適宜合理的遮陽措施是改善室內(nèi)環(huán)境、降低空調(diào)能耗、提高節(jié)能效果的有效途徑。特別是夏季，強(qiáng)烈的太陽輻射是高溫?zé)崃恐?，而遮陽是隔熱最有效的手段。有關(guān)資料表明，窗戶遮陽所獲得的節(jié)能收益為建筑能耗的10%-24%，而用于遮陽的建設(shè)投資則不足2%[1]。遮陽設(shè)施的材料、位置、構(gòu)成將影響遮陽效果，有的場合會因為遮陽設(shè)計不當(dāng)而帶來無法改變的缺陷而形成遺憾。因此，建筑師只有熟知遮陽的形式、構(gòu)成、特性及其使用范圍等，才能在設(shè)計中合理選用。

1 建筑遮陽的基本形式

遮陽按構(gòu)件相對于窗口的位置分析，通常遮陽可以分為外遮陽、內(nèi)遮陽、玻璃自遮陽和綠化遮陽。而外遮陽按遮陽構(gòu)件的形狀可以分為：水平式、垂直式、綜合式、擋板式和百葉式；按照遮陽的可控性，又分為固定遮陽和可調(diào)節(jié)遮陽兩類。

1）建筑內(nèi)遮陽

內(nèi)遮陽是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的遮陽。內(nèi)遮陽因其安裝、使用和維護(hù)保養(yǎng)都十分方便而應(yīng)用普遍。內(nèi)遮陽的形式和材料很多，包括百褶簾、百葉簾、卷簾、垂直簾和風(fēng)琴簾等多種款式，有布、木、鋁合金等多種材質(zhì)。內(nèi)遮陽設(shè)施對進(jìn)入窗戶的太陽輻射熱由內(nèi)遮陽設(shè)施被二次分配，一部分直接透過遮陽設(shè)施進(jìn)入室內(nèi)，另一部分被遮陽設(shè)施反射，還有一部分被遮陽設(shè)施吸收，再由長波輻射和對流方式向室內(nèi)和室外散發(fā)，顯然，由于內(nèi)遮陽設(shè)施的存在，進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱在傳輸過程中受到了阻擋，減少了最終進(jìn)入室內(nèi)的熱量，從而降低了室內(nèi)的太陽輻射得熱量。內(nèi)遮陽設(shè)施還可以使室內(nèi)光線柔和，采光系數(shù)均勻，緩解強(qiáng)烈的眩光。但是內(nèi)遮陽的隔熱效果不如外遮陽。內(nèi)遮陽裝置反射部分陽光，吸收部分陽光，透過部分陽光，而外遮陽只有透過的那部分陽光會直接到達(dá)窗玻璃外表面，只有部分可以形成冷負(fù)荷。

當(dāng)然，室內(nèi)窗簾在實用功能上不僅出于遮陽的考慮，而且還有私密性的要求，即遮擋外來視線。而且窗簾還是改善室內(nèi)空間品質(zhì)的重要手段之一，因此在居住建筑中室外遮陽不可能完全代替室內(nèi)窗簾。而辦公建筑與居住建筑相比，從隱私性上來說，辦公空間是一個半公開半私密的空間，窗簾等內(nèi)遮陽設(shè)施就可以根據(jù)需要設(shè)置了。

2）建筑外遮陽

建筑外遮陽是位于建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊的各種遮陽裝置的統(tǒng)稱。按遮陽構(gòu)件形狀分為水平式、垂直式、綜合式、擋板式四種基本形式。其主要技術(shù)要點(diǎn)及適用范圍見表1-表3。

遮陽能非常有效地減少建筑得熱，但遮陽效果與遮陽構(gòu)造、材料、顏色等密切相關(guān)，同時也存在一定的缺陷。由于直接暴露于室外，使用過程中容易積灰，而且不宜清洗，日久其遮陽效果會變差。并且外遮陽構(gòu)件除了考慮自身的荷載之外，還要考慮風(fēng)、雨、雪等荷載，由此帶來腐蝕和老化問題。建筑外遮陽設(shè)置在墻體外側(cè)，因此對建筑立面整體美觀有一定的影響，在建筑方案設(shè)計時，遮陽設(shè)計宜同步進(jìn)行，提高對外遮陽措施的重視程度，將遮陽構(gòu)件與建筑選型結(jié)合起來考慮。

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3）玻璃自遮陽

玻璃自遮陽利用窗戶玻璃自身的遮陽性能，阻斷部分陽光進(jìn)入室內(nèi)。玻璃直身的遮陽性能對節(jié)能的影響很大，應(yīng)該選擇遮陽系數(shù)小的玻璃。遮陽性能好的玻璃常見的有吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃。這幾種玻璃的遮陽系數(shù)低，具有良好的遮陽效果。值得注意的是，前兩種玻璃對采光有不同程度的影響，而低輻射玻璃的透光性能良好。 此外，利用玻璃進(jìn)行遮陽時，必須關(guān)閉窗戶，這樣會給房間的自然通風(fēng)造成一定的影響，使滯留在室內(nèi)的部分熱量無法散發(fā)出去。所以，盡管玻璃自身的遮陽性能是值得肯定的，但是還必須配合百葉遮陽等措施，才能取長補(bǔ)短。

4）綠化遮陽

綠化遮陽是借助于樹木或者藤蔓植物來遮陽，是一種既有效又經(jīng)濟(jì)美觀的遮陽措施，特別適用于低層建筑（圖1）。綠化遮陽有種樹和棚架攀附植物兩種做法。種樹要根據(jù)窗口朝向?qū)φ陉栃问降囊髞磉x擇和配置樹種。植物攀附的水平棚架起水平遮陽的作用，垂直棚架起擋板式遮陽的作用。不同于建筑構(gòu)件遮陽，植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為生物能，植物葉片本身的溫度并未顯著提高；而遮陽構(gòu)件吸收太陽能后溫度會顯著升高，其中一部分熱量還會通過其他方式向室內(nèi)傳遞。綠化遮陽最為理想的遮陽植被是落葉喬木，茂盛的樹葉可以遮擋夏季灼熱的陽光，而冬季溫暖的陽光又會透過稀疏的枝條射入室內(nèi)，這是普通固定遮陽構(gòu)件無法具備的優(yōu)點(diǎn)。

圖1 低層建筑常用的綠化遮陽方式

2 各種遮陽措施的比較

遮陽的種類繁多，在建筑設(shè)計時，應(yīng)該根據(jù)建筑所在地的地區(qū)氣候特征、墻體朝向選擇不同的遮陽方式，同時通過對各種遮陽方式的遮陽效果、視覺和通風(fēng)影響、經(jīng)濟(jì)性等因素的綜合對比和分析（見表4），外遮陽是一種較為理想的遮陽方式，是建筑節(jié)能的第一步，是可持續(xù)性建筑的首選。

各種遮陽設(shè)施的的實際遮陽系數(shù)見表5。一般來講，室內(nèi)百葉只可擋去17%的太陽輻射熱，而室外南向仰角45度的水平遮陽板，可輕易遮去68%的太陽輻射熱，兩者間的遮陽效果相差甚大[2]。裝在窗口內(nèi)側(cè)的窗簾、軟百葉等遮陽設(shè)施，其所吸收的太陽輻射熱，大部分將散發(fā)給室內(nèi)空氣。而裝在外側(cè)的遮陽板，吸收的輻射熱，大部分將散發(fā)給室外的空氣，從而減輕了室內(nèi)溫度的影響。如圖2內(nèi)外遮陽得熱比較，顯然，外遮陽和玻璃遮蔽是外墻節(jié)能的重要手段，玻璃材質(zhì)中，高反射率的反射玻璃和吸熱玻璃效果較好；相比之下，遮陽板、遮陽百葉等外遮陽的效果較好。

表4 外遮陽、內(nèi)遮陽、玻璃自遮陽優(yōu)缺點(diǎn)比較

表5 各種遮陽措施的遮陽系數(shù)比較

3 結(jié)束語

在建筑的遮陽設(shè)計中，特別是對夏熱冬冷地區(qū)，要兼顧夏季空調(diào)和冬季取暖，一般固定的外遮陽設(shè)施在夏季可使外窗的太陽得熱顯著降低，減少空調(diào)能耗，但在冬季也減少了透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽熱輻射，增加了采暖能耗。注意冬夏太陽角度的不同，設(shè)計良好的遮陽可以做到冬季不遮擋入射陽光，故在條件允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用活動式的外遮陽?；顒邮酵庹陉柕目烧{(diào)節(jié)性保證了住戶的靈活控制，既可以阻擋夏季太陽輻射，也不會因為遮陽而影響冬季的日照，這是該地區(qū)室外遮陽的理想方式。

[1].鄧可祥.透光型圍護(hù)結(jié)構(gòu)對建筑能耗的影響[J].新型建筑材料，2008（12）：68—69

[2].中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計研究院.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施節(jié)能專篇——建筑[M].北京：中國