夏熱冬暖地區建筑遮陽設計原則初探

陳勇明 （重慶大學建筑城規學院，重慶 400045）

0 前 言

夏熱冬暖地區氣候炎熱、日照強烈，良好的遮陽設計不僅有助于節能，改善室內熱環境，符合可持續發展的要求，而且遮陽構件成為影響建筑形體和美感的關鍵要素，特別是新的遮陽構件和構造往往成為凸顯建筑高技術和現代感的重要組成部分，豐富了建筑師的造型手法。因此，為夏熱冬暖地區建筑遮陽設計制定指導性的原則，尤為重要。

1 相關概念及理論

1.1 相關概念

1.1.1 夏熱冬暖地區

我國節能設計標準按地域分為五大氣候區，即嚴寒地區、寒冷地區、夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區。夏熱冬暖地區位于我國南部，在北緯27°以南，東經97°以東，包括海南全境、廣東大部、廣西大部、福建南部、云南小部分，以及香港、澳門與臺灣。夏熱冬暖地區有南北區之分，文章以主要氣候代表性的南區為重點研究對象。

1.1.2 建筑遮陽

建筑遮陽是為了防止陽光過分照射入建筑物內，防止建筑物的外圍護結構被陽光過分加熱，達到降低室內溫度和空調能耗、營造室內舒適的熱環境和光環境的目的而采用的遮蔽措施。

1.2 相關理論概述

1.2.1 建筑遮陽類型

建筑遮陽按遮陽元素屬性分類，可分為：建筑形體遮陽方式；建筑構件兼顧遮陽方式；專設構件遮陽方式；綠化遮陽方式。按控制程度分類，可分為：固定式遮陽方式；可調節式遮陽方式。按設立位置分類，可分為：內遮陽方式；中間遮陽方式；外遮陽方式。其中，專設構件遮陽方式及外遮陽方式的遮陽效果最好；綠化遮陽方式是最生態和環保的遮陽方式，但由于生物屬性有局限性；固定式遮陽方式耐久性好，結構簡單，造價低，適用范圍廣；可調節式遮陽方式具有優越的遮陽性能，不阻擋建筑采光和通風，并且能形成多變的立面效果；內遮陽方式使用方便，收放自如，和生活密不可分，但是遮陽效果不及外遮陽方式[1]。

1.2.2 夏熱冬暖地區建筑遮陽的歷史

夏熱冬暖地區傳統建筑中,沒有現代的空調采暖設備,僅依靠建筑自身的處理,營造出適宜的生活環境,同時呈現出了獨特的地域文化特色。傳統建筑中主要采用的遮陽方法有：利用院落平面布局的形式來遮陽；利用坡屋面的瓦垅、瓦坑以及封火山墻遮陽；利用挑檐和建筑形體進行遮陽；利用窗體自身的構造形式和材料來遮陽；另外，騎樓和陽臺也是常用的遮陽方式。

20世紀30～40年代，西風東漸，現代建筑理念在中國建筑上也得到了體現。西方的混凝土遮陽板也大量出現在我國建筑上，并且在造型和構造等方面有了相應的研究。解放后，華南工學院(現華南理工大學)教授夏昌世先生將屋頂隔熱和窗口遮陽的研究成果付之實踐，創造了使人耳目一新的“夏氏遮陽”。

改革開放后，西方現代建筑理念和高新技術手段涌入了國門，成為國內建筑師學習和模仿的榜樣。但缺少系統理論研究的支持，相關技術水平也較低，多采用固定式混凝土板形式，遮陽效果不盡如人意。隨著相關理論研究和技術發展，現階段我國的建筑遮陽逐漸趕上了世界潮流，從理論到實踐，都有了長足的進步。

2 建筑遮陽設計應該結合氣候性

2.1 夏熱冬暖地區氣候特征及技術難點

2.1.1 氣候特征

《建筑氣候區劃標準》中將全國劃分為7個一級區，夏熱冬暖地區橫跨了第Ⅲ氣候區和第IV氣候區。夏熱冬暖北區屬于第Ⅲ氣候區，其節能設計標準位于夏熱冬暖地區和夏熱冬冷地區之間;夏熱冬暖南區屬于第IV氣候區，是本文研究的重點。

根據《建筑氣候區劃標準》及《民用建筑熱工設計規范》及相關統計資料，第IV氣候區即夏熱冬暖南區的氣候特征為:長夏無冬，氣溫年較差和日較差均小；四季潮濕，夏季尤為突出；降雨量居全國首位，沿海地區多暴雨和臺風；日照較小，太陽高度角小，太陽輻射強烈；經常與濕熱、瘴氣、強光、多雨聯系起來。

2.1.2 夏熱冬暖地區遮陽設計技術難點及遮陽目標

由夏熱冬暖地區的地理氣候特征，可推導該地區的遮陽設計的主要技術難點及遮陽目標:①進行有效的隔熱；②解決通風、潮濕與隔熱的矛盾；③日照小輻射強烈的情況下太陽能的高效利用；④常年濕熱的情況下技術材料的持久性與耐潮性；⑤解決該地區集中時間段空調能耗超負荷問題；⑥解決夏季防止太陽輻射和冬季利用太陽輻射的矛盾。

2.2 選擇合適的遮陽形式

適宜的建筑遮陽方式能減少太陽輻射通過窗口進入室內和圍護結構吸收太陽輻射加重室內熱負荷；能有效的防止眩光、反射和分配光線；能豐富建筑立面動態感，增加立面層次與美感。Olgyay在《Solar Control&Shading Devices》一書中指出，對于特定房間的遮陽設計應依照以下步驟進行：①確定一年中的過熱季節，大多數遮陽措施的設計主要針對過熱季節；②根據房間的特定的功能，確定每日和每年需要遮陽的時段；③確定太陽臨界照射角度；④確定遮陽措施的形式和種類。可見，建筑遮陽方式的功能是有限制條件的，它需要在自身和外界雙重因素共同制約下才能發揮作用。

2.2.1 日照因素的影響

遮陽的首要目的是阻擋多余的日照，因此必需掌握不同地區一年之內太陽運行規律，該規律以太陽的高度角與方位角為特征。確定太陽高度角與方位角的目的是精確的了解特定地域日照時間方位，從而為因地制宜選擇合理的建筑遮陽方式打下基礎。

2.2.2 太陽輻射因素的影響

太陽輻射從三方面作用于建筑：直接輻射、天空散射輻射和地面反射輻射。其中，前兩部分占輻射總量的絕大多數。太陽高度角決定了低緯度地區比高緯度地區、中午比早晚的太陽直射輻射要強烈。理論上，不考慮天氣因素，屋頂接受的太陽輻射最強，此外，東西向最大，南向次之，北向最小。南向窗戶多用于主要使用房間，應多采用遮陽措施。而有效減小太陽直射得熱是改善東、西向房間室內環境的基本途徑。

2.2.3 地域氣候因素的影響

在夏熱冬暖地區，夏季遮陽方式主要考慮遮陽和自然通風，多采用外置式水平遮陽百葉、遮陽板。該地區建筑遮陽可不考慮冬季對陽光的遮擋，可采取固定遮陽方式，但為獲得更好的遮陽、通風效果還是以可調節式遮陽方式為主。

2.3 選擇合適的色調

遮陽設施的顏色能影響遮陽設施對太陽輻射的吸收率，同時影響室內光環境的舒適度。一般而言，以夏季隔熱為主的遮陽設施，外表面顏色稍淺為好，以降低對太陽輻射的吸收，內表面的顏色稍暗為好，可以避免產生眩光，同時應該注意避免造成過暗的室內視覺環境。[2]

3 建筑遮陽設計應該符合形式美

“古今中外的建筑，盡管在形式處理方面有極大的差別，但凡屬優秀作品，必然遵循一個共同的準則——多樣統一。因而，只有多樣統一堪稱之為形式美的規律。至于主從、對比、韻律、比例、尺度、均衡等，都不過是多樣統一在某一方面的體現，如果鼓勵的看，它們本身都不能當做形式美的規律來對待。”[3]解決建筑形式問題，固然要從功能、技術和經濟等多方面考慮，但最終都還是要遵循建筑形式美的基本規律，運用建筑構圖手段，以使設計的圖式化過程得以完美的表達。因此，建筑遮陽設計同樣需要遵循形式美的規律，以下列舉三個方面可作為參考。

3.1 整體性與對比性

在結合建筑遮陽設計中，要注意將遮陽與建筑一體化設計。采用統一一致的建筑遮陽構件，可以很好的突出立面的整體性,還應該注意局部與整體的關系。不同形式的遮陽板，如橫向和豎向的綜合式遮陽構件,在起到遮陽作用的同時,又使立面從實墻到虛墻成功過渡，使建筑結構美也產生了強烈的虛實對比，生動并且栩栩如生。體形輪廓高低錯落、立面形成的凹凸關系也能形成虛實對比,開窗、凹陷、挖減等的手法的運用也令建筑外立面取得豐富的虛實對比藝術效果。

3.2 韻律美與層次感

在建筑遮陽構件的設計中，通過有組織的變化，有規律的重復,形成節奏感,給人以美的感受，呈現出一種統一的韻律美和層次感。常用的韻律手法有連續韻律、漸變韻律、交錯韻律和起伏韻律等。運用遮陽構件創造豐富的韻律美和層次感，是現代結合遮陽的建筑造型設計中常用的手法；也可通過出挑或框架式的遮陽構件的局部變化，來豐富外立面整體秩序下的層次。[4]

3.3 色彩與質感

色彩是最敏感、最富表情的視覺要素,能給人強烈的視覺沖擊,同時可以附加大量的信息,使結合遮陽的建筑立面設計和視覺造型的表達具有更多的的可能性和靈活性。在遮陽設計中,除了色彩的選擇和處理,質感也同樣重要。在結合遮陽的建筑立面設計匯總應該充分利用各種材質質感的特性,進行巧妙的有機組合,使各種遮陽構件產生不同的表現力和觀感，使人產生不同的心理。

4 建筑遮陽設計應進行傳承與創新

形式美的基本原則對于建筑設計來說，只能為我們提供一些規矩，而不能代表整個建筑創作。形式美并不是就相當于建筑美，形式美只限于抽象形式本身外在的聯系，即使達到了多樣統一，也還是需要通過建筑形象喚起人的思想感情上的共鳴，體現出建筑的內涵和意蘊。同樣，建筑遮陽設計在立意與構思上也要重視這個問題。

建筑遮陽形式不可避免地要反映某個特定歷史時期和特定民族、地區的特點。失去建筑地域性，失去建筑的時代性，建筑發展都將誤入岐途，這兩者的相互依存、緊密相連，正是宏觀建筑風格時空意義上的真諦所在。因此，建筑遮陽設計中傳承與創新十分重要。

4.1 地域性

全球化的浪潮對于文化藝術來說是一把雙刃劍，一方面信息的全球性快速傳播使世界越來越小，它促使各種不同的文化得以充分交流，另一方面它也使文化的地域獨特性越來越弱，在建筑上的體現則是世界各地的建筑越來越像。如何在世界大同的環境中創造多樣性的建筑就成了建筑師所必須面對的問題。在創作中保持自己的獨創性，通過地方性材料的挖掘、地方性工藝的運用、對地方環境的研究可能是建筑師的手段之一。[5]

地域性建筑指以特定地方的特定自然因素為主，輔以特定人文因素為特色的建筑作品。因此，建筑遮陽設計中應該立足地域自然生態與人文社會，才能創造出合情合理的優秀作品。

4.2 形式與技術的創新

我國傳統建筑文化，固然是我們建筑創作取之不盡、用之不竭的源泉，但要跟上飛速發展的時代，只有突破傳統建筑文化的局限性，才能有所創造，有所進步。應努力借鑒國外建筑創新的先進經驗，并通過移植、嫁接，使之根植于本土，從而創造出具有中國特色的新建筑風格來。

除地域性建筑的基本要求外，建筑遮陽設計應更多地汲取現代建筑的建筑材料、技術手段和建造方式，呈現出建筑的理念更新。關于建筑技術與建筑形式辯證關系的討論從未停止過，在21世紀的今天，是建筑設計思潮最繁盛的時期，是建筑技術發展最快速的時期，建筑形式與技術的對立統一關系正是建筑遮陽設計過程應當注重的創新過程。

5 結 語

在建筑遮陽設計中,建筑師需要掌握影響遮陽的各個方面因素,在設計合理的遮陽方式后也要讓整個建筑外觀具有形態美,并且滿足大部分的審美需求,使整棟建筑外觀讓人賞心悅目。結合遮陽的建筑造型設計在技術和審美以及其他限制條件下展現出不同的藝術效果。它不僅應在建筑功能方面得到很好的發揮,也應是符合現在建筑節能的發展趨勢,同時也很好的表現了建筑的地域性和現代性。

[1]崔澤鋒,建筑遮陽方式研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學,2008.

[2]李崢嶸,趙群,展磊.建筑遮陽與節能[M].北京:中國建筑工業出版社,2009.

[3]彭一剛.建筑空間組合論（第二版）[M].北京,中國建筑工業出版社,2007.

[4]黃超.結合遮陽的建筑立面設計原則及方法[D].成都：西南交通大學,2013.

[5]王育林.現代建筑運動的地域性拓展[D].天津：天津大學,2005.