建筑外遮陽設(shè)計中遮陽時間的確定*
——以麗水市為例

唐小翠， 王 濱

(1.麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000；2.浙江電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，浙江 麗水 323000)

建筑外遮陽設(shè)計中遮陽時間的確定*
——以麗水市為例

唐小翠1， 王 濱2

(1.麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000；2.浙江電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，浙江 麗水 323000)

根據(jù)麗水當(dāng)?shù)氐乩砦恢?、氣候條件、太陽輻射、氣象資料等，主要以氣溫和太陽直接輻射強度為標(biāo)準(zhǔn)，確定了該區(qū)域建筑各朝向需要采取外遮陽措施的時間。結(jié)果表明，從6月上旬至10月上旬當(dāng)?shù)亟ㄖ鞒蚓鶓?yīng)采取外遮陽措施，但不同的月份，建筑物各朝向的遮陽時間點和時間跨度不盡相同。因此，我們需要根據(jù)時間、建筑朝向設(shè)置相應(yīng)的遮陽措施來達到遮陽效果。

麗水市；建筑外遮陽；遮陽時間

0 引言

建筑對日照的要求取決于建筑的使用性質(zhì)和當(dāng)?shù)貧夂驐l件。寒冷地區(qū)的建筑一般需要爭取較好的日照；炎熱地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的建筑需要避免過量的日照；而夏熱冬冷地區(qū)的建筑，夏季需要避免過量的日照，冬季則需要爭取較好的日照。

麗水市地處中亞熱帶，市區(qū)為東西方向狹長形的河谷盆地地形，空氣流通功能弱，盆地聚熱效應(yīng)明顯。 近十年的氣象資料也顯示：麗水市太陽輻射強度大，日照時間長，各季氣溫均偏高，尤其是夏秋季高溫持續(xù)時間長，常常出現(xiàn)“暖冬”“酷暑”。麗水雖屬我國國家標(biāo)準(zhǔn)劃分的五個熱工氣候分區(qū)中的夏熱冬冷地區(qū)，但其氣候特征有點偏向于夏熱冬暖地區(qū)。[1]因此，該地區(qū)建筑物需要考慮的問題是避免過量日照，減少室內(nèi)太陽輻射得熱，達到夏季降溫的效果。

建筑遮陽就是采取建筑外遮陽、內(nèi)遮陽、建筑自遮陽或綠化遮陽等各種遮陽方式阻止太陽直射光線進入建筑內(nèi)部，防止夏季室內(nèi)溫度過高，影響居住舒適度。在節(jié)能方面，建筑遮陽有著立竿見影的效果，且經(jīng)濟可行。麗水市由于自身的地域特征和氣候特點，該地區(qū)建筑節(jié)能的主要問題——夏季降溫可以通過合理的建筑遮陽設(shè)計達到。

我們的居住環(huán)境與太陽輻射和日照條件息息相關(guān)。要使室內(nèi)的采光、通風(fēng)、隔熱符合居住要求，提高居住舒適度，，并能節(jié)約能源，還需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、太陽運行規(guī)律及太陽輻射熱情況確定該地區(qū)需要采取建筑遮陽的時間。

1 太陽輻射與建筑遮陽

建筑自身的熱量來源受到很多因素的影響，其中太陽輻射是其主要來源，而建筑遮陽就是針對太陽輻射而設(shè)置的。太陽輻射主要包括：太陽直接輻射、散射輻射和地面的反射輻射的太陽直接輻射與散射。[2]實際工作中，我們計算太陽輻射強度時，一般只考慮太陽直接輻射與散射，不考慮地面反射輻射。

太陽輻射常數(shù)是固定的，為1 367 W/m2。但因受地理緯度、時間、海拔高度、大氣含水量、以及混濁度等因素的影響，到達地面的輻射強度一般都小于太陽常數(shù)。

建筑不同朝向的太陽輻射熱相差很大，比如說：建筑水平面上，屋頂接受的太陽輻射最強；垂直面上，東、西向最大，南向次之，北向最小。當(dāng)太陽光線接近垂直于某朝向時，此時的太陽輻射最大值。

2 地方時與標(biāo)準(zhǔn)時

一天時間的測定，是以地球自轉(zhuǎn)為依據(jù)的。我們通常采用當(dāng)?shù)仄骄枙r進行遮陽設(shè)計，當(dāng)?shù)仄骄枙r與日常鐘表所指的時間即“北京時間”是不一樣的。

所謂平均太陽時，是以太陽通過該地子午線為正午12 h來計算一天的時間。國際協(xié)議以本初子午線處的平均太陽時為世界時間的標(biāo)準(zhǔn)，叫“世界時”。整個地球按地理經(jīng)度劃分為24個時區(qū)，每個時區(qū)都按它的中央子午線的平均太陽時為計時標(biāo)準(zhǔn)，稱為該時區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時，相鄰兩個時區(qū)的時差為1 h。[2]

我國地域遼闊，從東五時到東九時，橫跨5個時區(qū)。為方便起見，統(tǒng)一采用東八時區(qū)的時間，即以東經(jīng)120°的平均太陽時為全國標(biāo)準(zhǔn)時，稱為“北京時間”。[3]北京時間與世界時間相差8 h，即北京時間等于世界時間加上8 h。

我們可以采用下式進行地方平均太陽時與標(biāo)準(zhǔn)時之間的換算：

式中：T0為標(biāo)準(zhǔn)時間，h：min；

Tm為地方平均太陽時間，h：min；

L0為標(biāo)準(zhǔn)時間子午線的經(jīng)度，deg；

Lm為當(dāng)?shù)貢r間子午線的經(jīng)度，deg；

4(L0-Lm)為時差，min；

Ep為均時差，min。

Ep是一修正系數(shù)。Ep值的變化范圍是-16～14 min之間，遮陽設(shè)計中Ep值一般可忽略不計。

式(1)可近似按下式換算：

如麗水市的經(jīng)度為東經(jīng)119°55′，當(dāng)?shù)仄骄枙r12 h就相當(dāng)于北京時間(東經(jīng)120°)：

T0=Tm+4(L0-Lm)=12+4(120°-119°55′)=12 h+ 0.33 min≈12 h。

因此，就麗水市而言，可直接取用北京標(biāo)準(zhǔn)時間為當(dāng)?shù)氐钠骄枙r來進行遮陽設(shè)計。

3 麗水市夏季設(shè)置遮陽的時間

麗水市夏季太陽輻射強度大，氣溫高，需要采取遮陽措施來降低室內(nèi)最高溫度，減少房間的溫度波動，延遲室內(nèi)出現(xiàn)高溫的時間。研究表明，當(dāng)某地氣溫高于29℃并且太陽直接輻射的強度達到240 kcal/m2時，人就會產(chǎn)生悶熱不舒適的感覺。[4]所謂遮陽時間的確定就是根據(jù)當(dāng)?shù)匾酝鶜夂驙顩r，分析并確定出一年之中哪些時間會同時存在以上兩種情況，在這些時間內(nèi)，我們需要采取有效的遮陽措施。

首先，根據(jù)麗水市近十年中最熱的五年的氣象資料，以小時為單位，統(tǒng)計本地區(qū)6月～10月各旬的時平均溫度(6：00－18：00)，制成夏季白天氣溫表。并把高于29℃的時間用¤在氣溫表里表示，如表1。

表1 麗水市夏季白天氣溫表

然后，以小時為單位，統(tǒng)計麗水市6月～10月各旬的太陽輻射強度(6：00－18：00)，繪制成夏季輻射強度表。表中把太陽輻射強度在240kcal/m2·h及其以上的時段用★，在240 kcal/m2·h以下的時段用△表示，如表2。

最后根據(jù)建筑太陽輻射強度資料(表2)與已有的夏季白天氣溫資料(表1)求交集，得到麗水市夏季遮陽時間表，表中將需要遮陽的時間用√表示，不需要遮陽的時間用×表示，如表3。

表2 麗水市夏季太陽輻射強度表

4 建筑各朝向遮陽時間的確定

根據(jù)麗水市地理位置，考慮當(dāng)?shù)夭煌掌诘奶柛叨冉呛头轿唤牵Y(jié)合夏季遮陽時間表(表3)，得到麗水市建筑各朝向的遮陽時間，其中：東向考慮遮陽的時間區(qū)域范圍為6：00－12：00；西向考慮遮陽的時間區(qū)域范圍為12：00－18：00；南向考慮遮陽的時間區(qū)域范圍為6：00－12：00；北向考慮遮陽的時間區(qū)域范圍為14：00－18：00，具體結(jié)果見表4。

由表4可知：

1)6月和9月份，東、南兩朝向從10：00需要采取遮陽措施；而西向和北向在16：00后就可以取消遮陽措施；7月和8月份，東、南兩朝向從8：00開始需要采取建筑遮陽措施，而西向和北向在17：00后才能取消遮陽措施；10月份，東向基本不需要遮陽，南向和西向在下午13：00－15：00需要采取遮陽措施，北向只需要在14：00后遮陽1 h即可。

2)各朝向在7月中旬至8月中旬里需要遮陽的時間最長，東向達4 h，南向達9 h，西向達5 h，北向達3 h。

3)各月份里，南向需要遮陽的時間最長，東、西向次之，北向需要遮陽時間最短。

5 結(jié)語

麗水市由于自身的地域特征和氣候特點，該區(qū)域需要考慮的主要問題是夏季避免過多日照。建筑遮陽能減少室內(nèi)的太陽輻射得熱，防止夏季室內(nèi)過熱，是經(jīng)濟可行的節(jié)能措施。在進行建筑遮陽設(shè)計之前，我們根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢?、氣候條件、太陽輻射、氣象資料等確定該區(qū)域建筑各朝向需要采取建筑遮陽的季節(jié)和時間，從而為當(dāng)?shù)亟ㄖ陉栐O(shè)計提供參考。就麗水市而言，總體上從6月上旬至10月上旬建筑各朝向均應(yīng)采取遮陽措施，但不同的月份，建筑物各朝向的遮陽時間點和時間跨度不盡相同。因此，我們需要根

表3 麗水市夏季遮陽時間表

表4 麗水市建筑各朝向遮陽時間表

據(jù)時間、建筑朝向設(shè)置相應(yīng)的遮陽措施來達到遮陽效果。

[1]唐小翠.浙西南地區(qū)建筑水平遮陽板遮陽效果的分析與研究[D].杭州:浙江工業(yè)大學(xué),2008.

[2]柳孝圖.建筑物理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.

[3]李鑫.湖南地區(qū)建筑遮陽系統(tǒng)設(shè)計方法研究[D].長沙:湖南大學(xué),2005.

[4]建設(shè)部.民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范GB 50176—93.北京:中國建筑科學(xué)研究院,1993.

TU111.4+1

C

1673-1093(2014)04-0053-05

唐小翠(1977)，女，湖南永州人，麗水學(xué)院講師，工程師，工程碩士，主要從事建筑節(jié)能方面的研究。

10.3969/j.issn.1673-1093.2014.04.012

2013-12-18；

2014-01-25

浙江省教育廳項目(Y201016956)