外遮陽卷簾在新建建筑中的優(yōu)化設(shè)計

呂正飛 張朝暉

一、外遮陽的發(fā)展趨勢

隨著全球氣候的變暖，世界各國對建筑節(jié)能的關(guān)注程度正日益增加。人們越來越認(rèn)識到，節(jié)能建筑成為建筑發(fā)展的必然趨勢。

2009年底哥本哈根聯(lián)合國氣候變化大會召開前夕，中國政府作出鄭重承諾：中國到2020年將實現(xiàn)單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。減排目標(biāo)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合是大勢所趨。中國近期的目標(biāo)主要是以拉動內(nèi)需和實現(xiàn) “十一五”節(jié)能減排的目標(biāo)為重點；從長遠(yuǎn)看，則要把環(huán)保節(jié)能產(chǎn)業(yè)培育成新的支柱產(chǎn)業(yè)。毫無疑問，打造環(huán)保節(jié)能產(chǎn)業(yè)正是進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)能減排的著力點，如此既能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長目標(biāo)的實現(xiàn)，又將帶動產(chǎn)業(yè)格局的變化，使得結(jié)構(gòu)優(yōu)化邁出實質(zhì)性步伐。節(jié)能減排是2010年及今后各級政府的工作重點。

目前國內(nèi)建筑采暖、通風(fēng)、空調(diào)和照明總能耗占社會總能耗的27%，與氣候條件接近的西歐和北美國家相比，我國住宅單位采暖要多消耗2至3倍的能源。隨著國家 “十一五”建設(shè)資源節(jié)約型社會的推進(jìn)和節(jié)能減排的深入，建筑節(jié)能受到空前重視。而建筑能耗中通過門窗損失的能耗占全部建筑能耗的40%~50%，因此門窗的選擇對于節(jié)能至關(guān)重要。

門窗是建筑節(jié)能的關(guān)鍵部位，應(yīng)用外遮陽卷簾可以減少陽光照射和輻射，起到隔熱效果。

2008年9 月，江蘇省建設(shè)廳發(fā)布文件，強調(diào)江蘇省民用建筑應(yīng)全面采用復(fù)合卷簾式等建筑遮陽技術(shù)，這既是環(huán)保節(jié)能的政策，也是外遮陽卷簾行業(yè)興旺的良機。在歐洲，每年的市場容量為一千六百萬套；在德國，每年的市場容量為五百萬套；在中國，外遮陽卷簾窗普及的比例還不到2%，巨大的財富機遇在政策令的推動下躍然呈現(xiàn)，外遮陽卷簾行業(yè)呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展機遇。

隨著國家節(jié)能措施的不斷出臺，擁有保溫隔熱性能的外遮陽卷簾產(chǎn)品已在民用建筑中廣泛應(yīng)用。國內(nèi)許多大城市已開始在建筑中安裝外遮陽卷簾。江蘇地區(qū)：南京朗詩、天水濱江、銀城西堤國際、弘瑞第七大道、揚州帝景藍(lán)灣；山東地區(qū)：濟(jì)南太陽樹、濟(jì)寧興唐國翠等。

二、外遮陽卷簾型材的構(gòu)成

1.外遮陽卷簾是優(yōu)質(zhì)鋁合金帶材經(jīng)雙層輥軋成型，采用精密的生產(chǎn)工藝及制造技術(shù)生產(chǎn)而成。表面經(jīng)多層烤漆處理，具有優(yōu)良的抗劃傷性能，抗腐蝕、不腐朽、耐磨、抗敲打、抗撞擊。中間填充不含碳氟化合物的聚氨酯環(huán)保絕熱發(fā)泡材料，能夠有效地消除噪音、保溫隔熱、提高型材的抗彎性、并可防止冷凝水的出現(xiàn)。

2.卷簾型材所選用的硬質(zhì)聚氨酯 （PU）發(fā)泡具有優(yōu)良性能：重量輕、絕熱效果好、機械強度高、易成型、粘接性能好。一般發(fā)泡密度應(yīng)≥40 kg/m3。

三、外遮陽卷簾優(yōu)化設(shè)計

1.熱工設(shè)計

（1） 簾片選擇

簾片宜選用淺色鋁制材料，因為同樣遮陽設(shè)施中淺色鋁制簾片太陽輻射熱透率最低。依據(jù)是JGJ134-2001《夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》：夏季透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱構(gòu)成了空調(diào)負(fù)荷的主要部分，設(shè)置外遮陽是減少太陽輻射熱進(jìn)入室內(nèi)的一個有效措施。冬季透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱可以減小采暖負(fù)荷，所以設(shè)置活動式外遮陽是比較合理的。常用遮陽設(shè)施的太陽輻射熱透率 （%）見下表：

窗簾內(nèi)遮陽 活動外遮陽外窗類型 淺色較緊密織物顏色緊密織物鋁制百葉卷簾（淺色）金屬或木制百葉卷簾（淺色）單層普通玻璃窗：3～6mm 45 35 9 12單框雙層普通玻璃窗6+6mm 42 35 13 15

（2） 空氣間層

最大限度獲得保溫效果，應(yīng)將卷簾窗安裝于玻璃窗的外部，同時要保證在玻璃窗和卷簾窗之間留有空氣間層。依據(jù)GB50176-93《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》中空氣間熱阻值列表可知空氣間層60mm以上時熱阻值最大，保溫性就最好。但由于受建筑結(jié)構(gòu)墻體厚度限制，玻璃窗和墻體之間距離宜為60mm~100mm為最佳。

（3） 密封性

為了得到理想的保溫效果，還應(yīng)該注意結(jié)構(gòu)的密封性。

——卷簾板閉合的密閉性 （簾片的鉤型，下限位的調(diào)整保證簾片間的閉合）；

——卷簾板與卷簾罩殼接觸部分的密閉性；

——導(dǎo)軌處的密閉性 （毛條密封條，根據(jù)特殊要求可采用雙排四毛條結(jié)構(gòu)，見圖1）；

——導(dǎo)軌與墻體結(jié)合的緊密性 （密封膠將兩者密封嚴(yán)實）；

——卷簾窗座條與窗臺的密閉性； （座條密封條，見圖2）；

——若采用暗裝形式，卷簾收卷處作好保溫，防止熱橋部位散熱。

圖1 雙排毛條導(dǎo)軌

圖2 帶密封條的座條

2.抗風(fēng)性設(shè)計

簾片外表面有橫紋設(shè)計和中間填充聚氨酯發(fā)泡增加了簾片的抗彎性。在低層建筑中1800㎜×1800㎜窗型完全滿足風(fēng)荷載設(shè)計要求。隨著國家節(jié)能政策推出，外遮陽卷簾的廣泛應(yīng)用，高層建筑也開始大量安裝外遮陽卷簾。以目前外遮陽卷簾安裝較多的江蘇南京地區(qū)33層處風(fēng)荷載計算為例，高層的風(fēng)荷載正壓為1.62kPa（kN/m2），負(fù)壓為-2.16kPa （kN/m2）。

風(fēng)荷載計算公式： wk＝βgzμsμzw0

式中：wk——風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 （kN/m2）；

βgz——高度z處的陣風(fēng)系數(shù)；

μs——風(fēng)荷載體型系數(shù)；

μz——風(fēng)壓高度變化系數(shù)；

w0——基本風(fēng)壓 （kN/m2）。

南京地區(qū)基本風(fēng)壓w0=0.40kN/m2；

離地面33層高度z（m）：99.0；

地面粗糙度類別:C類，指有密集建筑群的城市市區(qū)；

μz=1.69；

βgz=1.60；

當(dāng)正風(fēng)壓時，若μs=1.5

wk＝βgzμsμzw0

=1.60×1.5×1.69×0.40

=1.62kN/m2

當(dāng)負(fù)風(fēng)壓時，若μs=-2.0

wk＝βgzμsμzw0=-2.16kN/m2

=1.60× （-2.0） ×1.69×0.40

=-2.16

目前外遮陽卷簾市場上最流行的窗型簾片是SX42型，而其1800㎜×1800㎜窗型經(jīng)國家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測最大抗風(fēng)壓值為1KPa。由上計算可知普通方案風(fēng)荷載根本不能滿足高層處風(fēng)壓要求。在歐洲高層建筑很少用遮陽卷簾，抗風(fēng)性無經(jīng)驗可借鑒，因此需要對卷簾窗結(jié)構(gòu)抗風(fēng)性進(jìn)行設(shè)計，需要有防風(fēng)措施。

防風(fēng)型側(cè)扣及防風(fēng)型導(dǎo)軌就應(yīng)運而生。防風(fēng)側(cè)扣材質(zhì)采用尼龍6，防風(fēng)側(cè)扣頂端有凸起端頭，防風(fēng)導(dǎo)軌在其運行槽中加一開口型的側(cè)扣防風(fēng)槽；防風(fēng)型側(cè)扣與簾片間通過三個鉚釘三角形分散開連接在一起，增加其連接強度；側(cè)扣頂端的凸起端頭在防風(fēng)導(dǎo)軌防風(fēng)腔中運行，當(dāng)有風(fēng)壓作用在簾片上時，因側(cè)扣凸起端頭尺寸大于導(dǎo)軌防風(fēng)槽開口處的間距尺寸，簾片不易從導(dǎo)軌內(nèi)脫出，有效提高整體的抗風(fēng)性。見圖3通過試驗分析該種結(jié)構(gòu)已滿足高層建筑的風(fēng)荷載要求。

3.建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計

圖3 外遮陽卷簾防風(fēng)結(jié)構(gòu)

（1）首先要與新建建筑物外形線條、顏色等風(fēng)格相協(xié)調(diào)。要將外遮陽卷簾充分融入建筑物中，達(dá)到遮陽效果的同時也要起到錦上添花的作用。

（2）對于新建建筑墻體厚度適中來說，外遮陽卷簾的安裝宜采用暗裝結(jié)構(gòu)形式。進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)安裝節(jié)點設(shè)計時，暗裝形式時要留夠足夠的安裝空間，同時預(yù)留卷簾驅(qū)動用穿墻管道，并注意與土建工程的配合，還要預(yù)留卷簾檢修口（見圖4）。

圖4 暗裝形式

（3）不宜采用暗裝的新建建筑可選用卷簾中裝或外嵌裝的安裝方式。若外開玻璃窗應(yīng)保證安裝卷簾后不影響玻璃窗的開啟（見圖5、圖6、圖7、圖 8）。

圖5 中裝形式1

4.驅(qū)動方式可靠性設(shè)計

外遮陽卷簾的驅(qū)動方式有皮帶驅(qū)動，曲柄搖桿，管狀電機可供選擇。手動驅(qū)動裝置的手動啟閉力不應(yīng)大于98N，管狀電機應(yīng)有過熱保護(hù)、行程限位等功能。

圖6 中裝形式

圖7

在正常使用條件下 （環(huán)境溫度為-10℃～50℃、相對濕度不大于90%），以開啟至關(guān)閉循環(huán)為一次，外遮陽卷簾反復(fù)啟閉次數(shù)不應(yīng)少于7000次（大約10年）。

圖8 外嵌裝

四、結(jié)束語

外遮陽卷簾以其諸多的優(yōu)點帶來了高的綜合效益，得到了用戶、社會、國家的充分肯定。作為一次性投入，終生享用的產(chǎn)品，需要對其優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)滿足熱工設(shè)計、抗風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)計、建筑設(shè)計等要求才能進(jìn)行安裝。