論夏熱冬冷地區建筑遮陽優化設計

摘要：建筑設計工作中的遮陽設計是必不可少的一種形式，采用建筑遮陽設施很大程度上降低了建筑能耗、減少空氣污染，需要設計師們加強重視。本文就夏熱冬冷地區建筑遮陽優化設計進行分析，具有一定的借鑒。

關鍵詞：夏熱冬冷地區;建筑遮陽設計

1"建筑遮陽設計依據

建筑外窗遮陽設計主要依據是國家和行業規范、標準等，如"GB"50176—1993《民用建筑熱工設計規范》、GB"50189—2005《公共建筑節能設計標準》、JGJ"237—2011《建筑遮陽工程技術規范》、JGJ"134—2010《夏熱冬冷地區居住建筑節能設計標準》等。

2"建筑遮陽設計

2.1"遮陽設計部位

夏熱冬冷地區位于北回歸線以北，雖然太陽輻射高度角和方位角隨時發生變化，但太陽主要照射在建筑物的屋頂、南面、西面、東面、西南面和東南面，因此，建筑遮陽隔熱主要針對屋頂（有透明部分）、南向、西向、東向、西南向和東南向外窗進行設計。

2.2"遮陽設計

對于一個單體建筑，應按該建筑在建筑小區或周圍建筑群中的平面位置及建筑高度，結合當地主導風向，在有利于自然通風的前提下，對建筑遮陽進行設計。對建筑外窗可選用內遮陽、中間遮陽、外遮陽、植物綠化遮陽、建筑陰影遮陽或其他形式的遮陽。

采用內遮陽和中間遮陽時，遮陽設施面向室外側宜采用能反射太陽輻射的材料，并可根據太陽輻射情況調節其角度和位置，以控制室內光環境和熱環境。

建筑遮陽宜優先考慮采用外遮陽，建筑外遮陽的類型可按下列原則選用：

1）南向或接近南向的外窗宜設置水平遮陽或可以遮住窗戶正面的活動外遮陽;

2）西偏北"30°至西偏南"60°、東偏北"30°至東偏南"60°范圍內的外窗應設置擋板式遮陽或可以遮住窗戶正面的活動外遮陽。

在高層建筑群中，根據太陽夏季的運行規律，確定太陽陰影移動范圍，精心設計建筑平面布置，可以充分發揮建筑陰影對建筑物的遮陽作用，建筑陰影遮陽是一種無需任何費用但常被人們忽視的遮陽措施。

3"建筑遮陽優化設計

一般的建筑遮陽設計通常只關注遮陽隔熱和節能效果，而建筑遮陽優化設計，除了關注遮陽隔熱和節能效果外，還強調進一步提高建筑的舒適性和美化建筑外觀，有些優化設計還包括一體化設計和智能控制優化設計等。

3.1"舒適性優化設計

建筑的舒適性主要取決于光環境、熱環境、自然通風和隔音效果等，因此舒適性設計主要考慮的是光環境、熱環境、自然通風和隔音的設計。

對于光環境設計，主要考慮的是室內不僅要有足夠的照度，而且應避免陽光直射室內，消除室內眩光，使室內具有均勻的光環境，百葉遮陽對室內光環境的調節十分有效，設計使用百葉遮陽設施后，光被切割成條狀、塊狀、點狀或其他形狀，使室內的照度趨于均勻，光線顯得柔和，減少了眩光給視覺帶來的傷害，從而有效地改善室內的光環境，而且，隨著百葉活動或太陽運動，室內可演繹出動態的光影效果，增加了室內的藝術感受。

對于熱環境設計，主要考慮的是減少夏季空調制冷能耗，使室內具有適宜的溫度，設計使用遮陽設施，能大幅度地減少夏季空調制冷能耗，據相關研究結果，相同的布簾或軟百葉簾等遮陽設施，內遮陽設施變更為外遮陽設施后，傳入室內的熱量將由60%降低為30%。采用外遮陽時，可將60%～80%的太陽輻射直接反射出去或吸收，使太陽輻射熱散發到室外，減少了室內的太陽得熱，并使室內溫度下降"3～6℃，從而有效地改善室內的熱環境。

對于通風性設計，主要考慮的是充分利用自然通風，通風具有極好的散熱效果，無論是外遮陽還是內遮陽，在遮陽隔熱的同時，遮陽設施本身都會吸收太陽輻射熱，這部分熱量會以長波輻射的方式向室內傳播，如果有良好的自然通風，這部分熱量就會在室外散失，使室內的溫度降低，減少夏季空調能耗。

通風性設計涉及到當地主導風向、建筑群平面和立面布置、單體建筑的平面布置、建筑遮陽設計等內容。為有效改善自然通風，可通過建筑布局、造型設計等手段，讓建筑的向陽面和背陽面形成風壓差，利用風壓差，使建筑獲得一定的穿堂風。

建筑遮陽設施本身的通風性設計包含遮陽設施選型、尺寸匹配、可活動性、回風和空氣對流通道等內容。

對于隔音性設計，主要考慮的是減少室外噪音對室內的影響，目前，許多建筑外窗都是采用遮陽設施和中空玻璃節能窗聯合應用的形式，中空玻璃節能窗具有很好的隔音效果，內置遮陽百葉中空玻璃節能窗具有更好的隔音效果，在內置遮陽百葉和中空玻璃節能窗均關閉狀態下，能顯著降低室內噪音。測試表明，有的內置遮陽百葉中空玻璃節能窗可以使室內噪音比室外噪音降低"36dB以上。

3.2"藝術性優化設計

建筑遮陽設施不僅僅是只要求其具有遮陽隔熱、調光通風、隔音降噪等作用，它還可以作為建筑元素進行藝術性設計，建筑遮陽的藝術設計包括光影美學、線條韻律、色彩配匹、層次感、尺度感、節奏感、虛實對比與動態變化等。建筑師或遮陽專家在進行建筑遮陽藝術設計時，精心構思，創作出許多富有藝術性的遮陽建筑。例如：人們熟悉的“夏氏遮陽”（圖"1），其特點是綜合使用水平和垂直遮陽板，充分展示了線條韻律、層次感、尺度感和節奏感。再如，遮陽專家通過對活動外遮陽的智能控制，使建筑立面上的遮陽設施出現整齊劃一的排列或某種幾何圖形的組合變化，從而使建筑具有動態表情。

圖1

3.3"一體化設計

目前，很多遮陽設施都是采用單獨設計，再裝配到建筑外窗上，在安裝遮陽設施時，難免會對建筑外觀造成局部破壞，若設計選用的是外遮陽，其結構安全常令人懷疑。新建建筑遮陽優化設計通常都采用一體化設計，這種設計有利于做到“同步設計、同步施工、同步驗收”，有利于保證遮陽設施與建筑較好結合。

4"遮陽優化設計實例

無論是新建、改建、擴建建筑，還是節能改造建筑，建筑節能都必須符合國家規范標準及其他有關技術標準的規定。在夏熱冬冷地區，建筑遮陽對建筑節能和美化建筑外觀起著非常重要的作用，因此，不能滿足于一般的遮陽設計，而應對建筑遮陽進行優化設計。下面以某辦公樓節能改造項目為例，闡述辦公樓的遮陽優化設計。

辦公樓建筑面積約為"7600m2，主樓六層，輔樓五層，磚混結構，基礎為鋼筋混凝土獨立基礎，設有地下室和電梯間，二至五層為標準層、內有東西向內走廊，六層設有電梯配電房和二間公共用房。輔樓建筑高度為"23.5m，屋面為平屋面，東側第六層層高"4.6m，平屋面，屋面采用剛性防水，并做了保溫隔熱處理。

該樓輔樓南北面每間辦公室開有高1.8m，寬1.8～1m"的外窗，東面外墻開有高1.8m，寬1.8～2.1m"的外窗，西面樓梯間外墻開有高1.8m，3m"的外窗，主樓南面會議室外窗高2.7m，寬約8.6m。目前，所有外窗均采用鋁合金推拉窗，窗戶所用玻璃均為單層"3"mm"厚白色透明玻璃。

該樓北面窗戶因無陽光照射，因此北面窗戶僅用具有私密性保護作用的內遮陽簾即可，無需進行專業的遮陽設計。屋面、南面及東、西面外窗受太陽照射，其窗戶是辦公室或內走廊太陽得熱的主要途徑。結合辦公樓所處地理位置和方位，該樓遮陽設計（見圖"2）采用如下方案：

圖2nbsp;"辦公樓遮陽設計效果圖

南面窗戶遮陽設計，輔樓底層南面外窗采用具有防盜功能的鋁合金通風透光硬質卷簾窗;輔樓二層外窗采用電動"ESS"鋁合金百葉簾，輔樓三至五層外窗采用斜伸式遮陽篷，主樓二至五層會議室外窗采用"19～38"A內置鋁合金百葉玻璃窗，六層會議室外窗采用60A內置鋁合金百葉玻璃窗。將來，如果汽車停車位不夠的話，可考慮對室外的樟樹進行移植，以便多出10多個停車位，解決停車位緊張問題。東、西面窗戶遮陽設計，東面三層樓面以下均有臨街店鋪遮擋，所以東面底層和二層窗不需要進行陽設計;西面四層樓面以下的外窗，有西邊建筑遮擋，不需要進行遮陽設計。其余東、西向外窗遮陽均采用19A內置鋁合金百葉玻璃窗。

綜上所述遮陽設計，主要用到鋁合金通風透光硬質卷簾窗、電動ESS鋁合金百葉簾、內置鋁合金、百葉中空玻璃窗、電動斜伸式遮陽篷4種遮陽形式，這"4"種遮陽除了具有遮陽隔熱效果，可完全滿足建筑節能要求外，還分別具有各自的優點，鋁合金通風透光硬質卷簾窗防盜功能較好，電動ESS鋁合金百葉簾和內置鋁合金百葉中空玻璃窗及電動斜伸式遮陽篷調光性能較好，內置鋁合金百葉玻璃窗還具有很好的隔音效果。

通過建筑遮陽優化設計，在辦公樓底層外窗遮陽采用鋁合金通風透光硬質卷簾窗，這種窗除了具有遮陽隔熱等作用外，還具有防盜作用，因此，可以拆除原底層外窗加裝的防盜窗。辦公樓其他外窗遮陽分別采用內置鋁合金百葉中空玻璃窗、電動"ESS"鋁合金百葉簾和電動斜伸式遮陽篷，可大幅提高室內的舒適度，而且豐富了建筑表情，美化了建筑外觀（圖"2），對地區建筑遮陽具有很好的示范作用，可為地區乃至全省的建筑遮陽優化設計提供參考。

5"結束語

夏熱冬冷地區建筑遮陽設計應根據建筑所處地域的緯度和氣候特點，結合建筑在周圍建筑群中的位置和高度關系，并結合建筑造型、功能與遮陽部位等因素，對建筑遮陽進行設計。建筑遮陽設計，應把建筑節能放在首要考慮位置，建筑遮陽設施應具有明顯的節能效果，其次是考慮遮陽設施還應具有調光、隔音等其他功能，從而滿足人們對建筑舒適度的要求。