校園既有建筑節(jié)能改造中的遮陽設(shè)計分析★

潘 洌 廖宇航 鄧若璇

(1.廣西大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，廣西南寧 530004;2重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，重慶 400030;3.同濟大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，上海 200092)

1 遮陽設(shè)計在校園既有建筑節(jié)能改造的作用

1.1 遮陽改造可以美化陳舊的建筑外觀

校園既有建筑的建造時間，一般有幾年，甚至是數(shù)十年，介于建造時的建造技術(shù)、經(jīng)濟狀況、設(shè)計手法以及時代背景等方面原因，建筑外觀看起來一般都比較單調(diào)，跟不上時代的要求，滿足不了現(xiàn)代高校發(fā)展的需要。但是這些建筑大多也只是處在生命的中期，還有很長的使用壽命。對于它們來說，改造就是改變目前陳舊的外觀的最好方式。遮陽改造是一種最直接而且簡單的美化建筑外觀的手段。對于很多建筑來說，遮陽改造可以使它們煥發(fā)出第二次生機，可以把原本比較陳舊的外觀改造得煥然一新?！皩τ诮ㄖ耐庥^遮陽改造，一般可以結(jié)合建筑外圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能改造進行”［1］。遮陽改造中，可采用現(xiàn)代技術(shù)，現(xiàn)代的材料，結(jié)合遮陽構(gòu)件對建筑外觀進行統(tǒng)一的改造，從而使建筑煥發(fā)生機。

1.2 建筑的遮陽設(shè)計有著巨大的節(jié)能意義

建筑遮陽是建筑節(jié)能的第一道防線。在既有建筑改造中，針對外圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能措施，建筑遮陽可以有效的阻擋太陽光的直接照射，從而減少建筑外圍護結(jié)構(gòu)的直接得熱。遮陽是節(jié)能改造方面一種比較廉價節(jié)能的手段。在建筑節(jié)能改造中，常會花比較高的價錢，引進先進的設(shè)備來進行節(jié)能設(shè)計和改造，比如眾所周知的同濟大學(xué)文遠樓生態(tài)節(jié)能改造，這是高造價的節(jié)能示范樓，這些只能說是節(jié)能技術(shù)的示范樓，而不應(yīng)該是節(jié)能建筑的示范樓［2］。囿于當(dāng)前既有校園建筑數(shù)量之龐大，改造資金來源是一個難題，所以在改造設(shè)計中，必須盡量采用物美價廉的改造方式。從廣義的節(jié)能來說，遮陽改造是節(jié)能的有效措施。

2 建筑遮陽的類型

2.1 按遮陽設(shè)計手法分類

1)建筑自遮陽。這種遮陽就是利用建筑相互遮陽或是建筑自身的構(gòu)件遮陽，由建筑建造時的情況決定。這種遮陽一般是在建筑建好的時候就形成的，一般不需要人工維護，主要分為兩種:一種是周邊建筑的遮擋，在功能上就起到了遮陽的效果，這種情況在我們的傳統(tǒng)民居中尤為常見，不過在現(xiàn)代建筑中由于日照間距的控制就比較少了。另一種是建筑本身構(gòu)成了遮陽的效果，如建筑挑檐、建筑陽臺或是各種建筑構(gòu)件構(gòu)成了自遮陽的效果。在既有建筑的改造中一般沒有太大的改造余地(見圖1a))。2)建筑附加構(gòu)件遮陽。這種遮陽是以遮陽為目的而設(shè)置的建筑遮陽構(gòu)件，其效果優(yōu)于建筑自遮陽方式。這種遮陽方式可以根據(jù)實際情況設(shè)計遮陽構(gòu)件，以達到遮陽的效果。不僅可以改善建筑的舒適度，還可以美化建筑的外觀，所以在既有建筑改造中很常用，是一種很有效的改造方式(見圖1b))。3)綠化遮陽。相對于上述的兩種遮陽，這種遮陽更加自然一些，它主要是利用種植綠化來遮擋陽光的直接照射。主要有兩種類型的綠化遮陽:一類是攀巖植物為主，附屬在建筑的外皮，如爬山虎、常青藤等植物;另一種是高大的種植喬木，作為建筑周邊的綠化系統(tǒng)的一部分［3］。在既有建筑的改造中，這是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ恼陉柗绞剑瓤蓾M足遮陽節(jié)能的要求，又可以改善周邊環(huán)境(見圖1c))。

圖1 三種遮陽設(shè)計手法

2.2 按遮陽構(gòu)件相對于窗口位置分類

1)內(nèi)遮陽(見圖2)。內(nèi)遮陽系統(tǒng)一般與門窗系統(tǒng)結(jié)合使用，安裝在室內(nèi)或是門窗內(nèi)部及配合大型透明頂棚、落地玻璃窗的大型卷簾等，從而起到降低室內(nèi)對于太陽熱能的吸收。內(nèi)遮陽對改善室內(nèi)舒適度，美化室內(nèi)環(huán)境及保證室內(nèi)的私密性均有一定的作用。多用于不易進行外遮陽設(shè)計的建筑內(nèi)，或是和外遮陽等其他遮陽形式結(jié)合使用。2)外遮陽。安裝在建筑物外部的遮陽設(shè)施統(tǒng)稱為外遮陽，一般與建筑整體外立面或透明屋頂相結(jié)合，由于外遮陽可以在室外降低太陽輻射，其遮陽效果要優(yōu)于內(nèi)遮陽系統(tǒng)。在建筑改造中使用較多。多是結(jié)合立面，以及節(jié)能等方面一體化設(shè)計。3)中間遮陽。中間遮陽系統(tǒng)是介于內(nèi)遮陽和外遮陽之間的一種遮陽形式。因其設(shè)置在建筑玻璃層之間的位置，故稱為中間遮陽。中間遮陽能減少夏季通過玻璃的得熱，將日光漫反射進室內(nèi)，減少室內(nèi)照度差，消除眩光。但此種方式在建筑改造工程中使用較少。

2.3 按遮陽構(gòu)件可控制性分類

1)固定式遮陽。這種遮陽通常是與建筑立面結(jié)合一起設(shè)計的。造型處理利用窗過梁設(shè)置，用鋼筋混凝土等做成永久性構(gòu)件，常成為建筑不可分割的組成部分。它的優(yōu)點是成本低，一旦建成就不需要再調(diào)整，可以節(jié)約人力和財力;缺點是不能根據(jù)季節(jié)、天氣和一天的變化來調(diào)整改變遮陽的情況來滿足建筑對太陽光的要求(見圖3a))。

圖2 內(nèi)遮陽示意圖

2)可調(diào)節(jié)式遮陽。這種遮陽方式正好與上述的遮陽相反，它是可以根據(jù)季節(jié)、天氣和一天的變化來調(diào)節(jié)遮陽的角度，從而滿足建筑對太陽光線和光量的要求。這種遮陽靈活性大，使用科學(xué)合理，它可以通過人工調(diào)節(jié)，也可以是機械調(diào)節(jié)，還可以采用更先進的設(shè)備根據(jù)環(huán)境各項指標(biāo)自動調(diào)節(jié)［4］。這種遮陽方式具有可調(diào)節(jié)優(yōu)點，歐美等經(jīng)濟比較發(fā)達的國家采用較多。而在中國，可調(diào)節(jié)遮陽在建筑設(shè)計或是既有建筑改造中一定要慎用，一方面由于我國的財力還沒有達到這一水平，要是硬做下去，反而造成資源的浪費;另一方面，由于運行管理方面的缺失或不到位，導(dǎo)致很多本來是可調(diào)節(jié)的遮陽，變成固定不變的遮陽，這也同樣是一種資源的浪費，而且也沒有體現(xiàn)出可調(diào)節(jié)遮陽的優(yōu)勢(見圖3b))。

圖3 兩種可控遮陽構(gòu)件

3 不同建筑部位，采取不同的遮陽措施

1)門窗。在建筑的節(jié)能改造中，有遮陽要求的主要是建筑的南面、東面和西面。一般來說建筑外窗采用外遮陽，它可以直接把來自太陽的熱量阻擋在建筑外，盡量保持建筑的熱舒適度。對于南向的外窗遮陽，盡量采用可調(diào)節(jié)的外遮陽百葉系統(tǒng)，從而以調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)慕嵌葋碚趽跸募緩娏业年柟?，把熱量直接阻擋在建筑外。而在冬季，也可以通過調(diào)節(jié)遮陽的角度來適應(yīng)光線，使得盡量多的陽光照射入建筑內(nèi)部，提高建筑的熱舒適度;也可以采用百葉窗的形式，就是在現(xiàn)有的窗外做一扇百葉窗，百葉窗的開合就可以起到調(diào)節(jié)遮陽的效果。但是對于一些有歷史價值的建筑，不能改變其外立面的建筑時，就不宜采用建筑外遮陽，相應(yīng)的可以采用建筑外窗內(nèi)遮陽。雖然沒有外遮陽的優(yōu)勢，但是同樣可以達到一定的遮陽效果。2)墻體。在建筑的節(jié)能改造中，對于墻體的遮陽，一般可以采用兩種方式:一種是在墻體上進行遮陽處理，另一種就是在建筑墻體之外的地方進行一些遮擋，從而實現(xiàn)外墻體遮陽目的［6］。前一種遮陽處理主要針對的是南向的外墻面，也可以是東西側(cè)墻，但是后一種主要是針對東西側(cè)墻。3)屋頂。屋頂分為透明屋頂和非透明屋頂兩種，在建筑節(jié)能改造中，可根據(jù)實際情況進行遮陽設(shè)計。透明屋頂多采用遮陽帆布等內(nèi)部的遮陽措施，也可以采用外部的可調(diào)節(jié)的遮陽構(gòu)件。對于非透明屋頂，可以結(jié)合上人屋面，采用綠化屋頂。在一些不上人屋頂，可以把屋頂遮陽與其他方面相結(jié)合。比如可以與通風(fēng)架空層相結(jié)合，也可以與太陽能板相結(jié)合，實現(xiàn)太陽能與遮陽的一體化設(shè)計。以上的三個主要部位，在遮陽改造中都采取相應(yīng)的遮陽措施(見圖4)。

圖4 三個部位的遮陽措施

4 結(jié)語

校園既有建筑種類繁多，不同類型的建筑對于遮陽的要求也不盡相同，而且即使是同一棟建筑在不同的部位，也必須采用不同的設(shè)計策略。我們在進行建筑節(jié)能改造時應(yīng)多花一些時間來進行遮陽設(shè)計，以達到最佳的節(jié)能效果。

［1］上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(集團)有限公司.建筑節(jié)能環(huán)保技術(shù)與產(chǎn)品——設(shè)計選用指南(圍護結(jié)構(gòu))［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

［2］王文忠，王寶海.上海住宅建筑節(jié)能技術(shù)與管理［M］.上海：同濟大學(xué)出版社，2004：3.

［3］張 揚.建筑遮陽設(shè)計研究［D］.上海：同濟大學(xué)碩士論文，2006.

［4］張海文.既有建筑節(jié)能改造初探［J］.建筑節(jié)能，2006(5)：32-33.

［5］劉瑞瑞.遮陽技術(shù)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用［J］.山西建筑，2013，39(13)：192-193.

［6］楊 柳.建筑設(shè)計中遮陽設(shè)施的選用原則［J］.南方建筑，2006(9)：88-90.