從建筑遮陽(yáng)談到建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

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一、建筑節(jié)能的意義與定義

　　建筑使用過(guò)程中所消耗的能量,即通常所說(shuō)的建筑能耗,在社會(huì)總能耗中占很大的比例。中國(guó)改革開(kāi)放30年,創(chuàng)造了世界人類(lèi)建筑史上的奇跡:1985-2004的20年間,全國(guó)竣工建筑的面積達(dá)105.6億㎡,約占現(xiàn)有建筑面積的1/4,預(yù)計(jì)到2020年還將新增建筑面積300億㎡。然而,目前中國(guó)既有建筑中,95%以上是高能耗建筑。1992年,建筑能耗占全社會(huì)能耗的15%,2000年為27.5%,2020年將會(huì)增加到40%,如果加上原材料的運(yùn)輸和損耗等,建筑能耗可能高達(dá)50%。這既反映了我國(guó)城鄉(xiāng)生活水平的提高,也反映了我國(guó)高速發(fā)展的建筑和能源需求形勢(shì)。由于建筑能耗在社會(huì)總能耗中所占的重大比例,建筑節(jié)能成為世界節(jié)能浪潮的主流之一,建筑節(jié)能技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今世界建筑技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一。

　　二、建筑遮陽(yáng)的意義

　　目前,國(guó)家大力倡導(dǎo)綠色建筑、節(jié)能建筑,并且出臺(tái)了多項(xiàng)具體的規(guī)范規(guī)程,對(duì)建筑節(jié)能設(shè)計(jì)提出了很多具體的要求。遮陽(yáng)設(shè)施能合理控制太陽(yáng)光線進(jìn)入室內(nèi),減少建筑空調(diào)能耗和人工照明用電,改善室內(nèi)光環(huán)境。采取有效的遮陽(yáng)措施,降低外窗太陽(yáng)輻射形成的建筑空調(diào)負(fù)荷,是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的最有效方法之一。一方面,遮陽(yáng)通過(guò)阻擋陽(yáng)光直射輻射和漫輻射的熱,控制熱量進(jìn)入室內(nèi),降低室溫、改善室內(nèi)熱環(huán)境,使空調(diào)高峰負(fù)荷大大削減。另一方面,適量的陽(yáng)光又使人感到舒適,有利于人體視覺(jué)功效的高效發(fā)揮和生理機(jī)能的正常運(yùn)行,給人們愉悅的心理感受。

　　三、建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)方法

　　遮陽(yáng)的措施主要分為三類(lèi):1、利用綠化的遮陽(yáng);2、結(jié)合建筑構(gòu)件處理的窗口遮陽(yáng);3、專(zhuān)門(mén)設(shè)置的遮陽(yáng)設(shè)施。

　　(一)利用綠化的遮陽(yáng)

　　對(duì)于低層建筑來(lái)說(shuō),綠化遮陽(yáng)是一種既有效又經(jīng)濟(jì)美觀的遮陽(yáng)措施。綠化遮陽(yáng)可以通過(guò)在窗外一定距離種樹(shù),也可以通過(guò)在窗外或陽(yáng)臺(tái)上種植攀援植物實(shí)現(xiàn)對(duì)墻面的遮陽(yáng),還有屋頂花園等形式。落葉樹(shù)木可以在夏季提供遮陽(yáng),常青樹(shù)可以整年提供遮陽(yáng)。植物還能通過(guò)蒸發(fā)周?chē)目諝饨档偷孛娴姆瓷?。常青的灌木和草坪也能很好地降低地面反射和建筑反射?/p>

　　(1)建筑周?chē)矘?shù)。在建筑周邊一定距離種樹(shù),可以對(duì)低層的戶型提供有效的窗口與墻面遮陽(yáng)。一般適宜選用高大、樹(shù)枝伸展較寬、夏天茂盛、冬天落葉的喬木。當(dāng)利用植物進(jìn)行窗口遮陽(yáng)的時(shí)候,應(yīng)當(dāng)注意不能影響自然通風(fēng)與采光。在夏季主導(dǎo)風(fēng)的方向上,不應(yīng)種植太密的樹(shù)木,比如大灌木和喬木,以免降低風(fēng)速甚至改變風(fēng)向,造成自然通風(fēng)受阻。此外,茂密的樹(shù)葉也不宜靠窗口太近,以免遮擋自然光線的進(jìn)入。

　　(2)屋面綠化遮陽(yáng)。屋頂花園,隔熱效果是顯著的,對(duì)于第五立面的美化也是有意的。

　　(3)墻面綠化遮陽(yáng)。綠化墻面遮陽(yáng),一般選擇爬騰植物如爬山虎、牽牛花、爆竹花等爬墻生長(zhǎng)。必要的時(shí)候可以搭架拉繩,以輔助其生長(zhǎng)。

　　(二)結(jié)合建筑構(gòu)件處理的窗口遮陽(yáng)

　　遮陽(yáng)的基本形式可分為四種:水平式、垂直式、綜合式和擋板式。

　　1. 水平式遮陽(yáng)

　　這種遮陽(yáng)形式能夠有效地遮擋高度角較大的、從窗口上方投射下來(lái)的陽(yáng)光。故它適用于接近南向的窗口,低緯度地區(qū)的北向附近的窗口。

　　2. 垂直式遮陽(yáng)

　　垂直式遮陽(yáng)能夠有效地遮擋高度角較小的、從窗側(cè)斜射過(guò)來(lái)的陽(yáng)光。但對(duì)于高度角較大的、從窗口上方投射下來(lái)的陽(yáng)光,或接近日出、日沒(méi)時(shí)平射窗口的陽(yáng)光,它不起遮擋作用。故垂直式遮陽(yáng)主要適用于東北、北河西北向附近的窗口。

　　3. 綜合式遮陽(yáng)

　　綜合式遮陽(yáng)能夠有效地遮擋高度角中等的、從窗前斜射下來(lái)的陽(yáng)光,遮陽(yáng)效果比較均勻。故它主要適用于東南或西南向附近的窗口。

　　4. 擋板式遮陽(yáng)

　　這種形式的遮陽(yáng)能夠有效地遮擋高度角較小的、正射窗口的陽(yáng)光、故它主要適用于東西向附近的窗口。

　　在設(shè)計(jì)遮陽(yáng)時(shí),應(yīng)根據(jù)建筑所在地區(qū)的氣候條件、建筑的朝向、房間的使用功能等因素,綜合進(jìn)行遮陽(yáng)設(shè)計(jì),可以通過(guò)永久性的建筑構(gòu)件,如:外檐廊、陽(yáng)臺(tái)、外挑遮陽(yáng)板等,制作永久性遮陽(yáng)設(shè)施。

　　(三)專(zhuān)門(mén)設(shè)置的遮陽(yáng)設(shè)施

　　(1)活動(dòng)窗口外遮陽(yáng)

　　固定遮陽(yáng)不可避免的會(huì)帶來(lái)與采光、自然通風(fēng)、冬季采暖、視野等方面的矛盾?；顒?dòng)遮陽(yáng)可以根據(jù)使用者根據(jù)環(huán)境變化和個(gè)人喜歡,自由的控制遮陽(yáng)系統(tǒng)的工作狀況。 形式:遮陽(yáng)卷簾、活動(dòng)百葉遮陽(yáng)、遮陽(yáng)篷、遮陽(yáng)紗幕等。

　　A.遮陽(yáng)卷簾。窗外遮陽(yáng)卷簾是一種有效的遮陽(yáng)措施,適用于各個(gè)朝向的窗戶。當(dāng)卷簾完全放下的時(shí)候,能夠遮擋住幾乎所有的太陽(yáng)輻射,這時(shí)候進(jìn)入外窗的熱量只有卷簾吸收的太陽(yáng)輻射能量向內(nèi)傳遞的部分。這時(shí)候,如果采用導(dǎo)熱系數(shù)小的玻璃,則進(jìn)入窗戶的太陽(yáng)熱量非常少。此外也可以適當(dāng)拉開(kāi)遮陽(yáng)卷簾與窗戶玻璃之間的距離,利用自然通風(fēng)帶走卷簾上的熱量,也能有效的減少卷簾上的熱量向室內(nèi)傳遞。

　　B.活動(dòng)百葉遮陽(yáng)。有升降式百葉簾和百葉護(hù)窗等形式。百葉簾既可以升降,也可以調(diào)節(jié)角度,在遮陽(yáng)和采光,通風(fēng)之間達(dá)到了平衡,因而在辦公樓宇及民用住宅上得到了很大的應(yīng)用。根據(jù)材料的不同,分為鋁百葉簾、木百葉簾和塑料百葉簾。百葉護(hù)窗的功能類(lèi)似于外卷簾,在構(gòu)造上更為簡(jiǎn)單,一般為推拉的形式或者外開(kāi)的形式,在國(guó)外得到大量的應(yīng)用。

　　C.遮陽(yáng)蓬。遮陽(yáng)蓬比較常見(jiàn),但質(zhì)量和這樣效果一般,目前市場(chǎng)使用有些雜亂。

　　D.遮陽(yáng)紗幕。遮陽(yáng)紗幕既能遮擋陽(yáng)光輻射,又能根據(jù)材料選擇控制可見(jiàn)光的進(jìn)入量,防止紫外線,并能避免眩 光的干擾,是一種適合于炎熱地區(qū)的外遮陽(yáng)方式。紗幕的材料主要是玻璃纖維。具有耐火防腐,堅(jiān)固耐久。

　　(2)窗口中置式遮陽(yáng)

　　中置式遮陽(yáng)的遮陽(yáng)設(shè)施通常位于雙層玻璃的中間,和窗框及玻璃組合成為整扇窗戶,有著較強(qiáng)的整體性,一般是由工廠一體生產(chǎn)成型的。

　　(3)窗口內(nèi)遮陽(yáng)

　　內(nèi)遮陽(yáng)的形式有:百葉窗簾、垂直窗簾、卷簾等。材料則多種多樣,有布料、塑料(PVC)、金屬、竹、木等等。 內(nèi)遮陽(yáng)也有不足的地方。當(dāng)采用內(nèi)遮陽(yáng)的時(shí)候,太陽(yáng)輻射穿過(guò)玻璃,使內(nèi)遮陽(yáng)簾自身受熱升溫。這部分熱量實(shí)際上已經(jīng)進(jìn)入室內(nèi),有很大一部分將通過(guò)對(duì)流和輻射的方式,使室內(nèi)的溫度升高。

　　(4)玻璃自遮陽(yáng)

　　玻璃自遮陽(yáng)利用窗戶玻璃自身的遮陽(yáng)性能,阻斷部分陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)。玻璃直身的遮陽(yáng)性能對(duì)節(jié)能的影響很大,應(yīng)該選擇遮陽(yáng)系數(shù)小的玻璃。遮陽(yáng)性能好的玻璃常見(jiàn)的有吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃。這幾種玻璃的遮陽(yáng)系數(shù)低,具有良好的遮陽(yáng)效果。值得注意的是,前兩種玻璃對(duì)采光有不同程度的影響,而低輻射玻璃的透光性能良好。

　　四、建筑遮陽(yáng)整合設(shè)計(jì)

　　建筑遮陽(yáng)整合設(shè)計(jì)是指將建筑遮陽(yáng)、太陽(yáng)能利用等技術(shù)納入建筑設(shè)計(jì)全過(guò)程,以達(dá)到有效控制建筑室內(nèi)環(huán)境(包括濕熱環(huán)境、光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境)、降低建筑使用能耗、滿足建筑美觀經(jīng)濟(jì)實(shí)用的要求。

　　目前,很多研究人員正在研究考慮如何很好地綜合建筑遮陽(yáng)板與太陽(yáng)能收集器的設(shè)計(jì),光伏發(fā)電與建筑遮陽(yáng)相結(jié)合就是其中一項(xiàng)。光伏發(fā)電與建筑相結(jié)合(BIPV)是光伏發(fā)電大規(guī)模推廣應(yīng)用的重要發(fā)展方向,而與建筑遮陽(yáng)相結(jié)合是其主要實(shí)現(xiàn)形式之一,對(duì)于節(jié)約建筑能耗、改善室內(nèi)環(huán)境及以可再生能源替代傳統(tǒng)石化能源等具有重要意義。但是由于目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)該技術(shù)的應(yīng)用還不成熟,推廣還存在一定的難度。

　　五、總結(jié)

　　建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)應(yīng)貫穿在規(guī)劃和建筑方案、施工圖設(shè)計(jì)、建筑施工和日常運(yùn)行維護(hù)的的整個(gè)過(guò)程中,應(yīng)綜合考慮建筑所處地域的緯度和氣候特點(diǎn),太陽(yáng)能利用的不同類(lèi)型和技術(shù)要求,利用的不同類(lèi)型和技術(shù)要求,建筑造型、平面功能與遮陽(yáng)部位、構(gòu)造節(jié)點(diǎn)等因素,做到既符合建筑造型和使用功能要求,又滿足高質(zhì)量的室內(nèi)健康環(huán)境需求。