夏熱冬暖地區(qū)建筑遮陽設(shè)計(jì)原則初探

陳勇明 （重慶大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院，重慶 400045）

0 前 言

夏熱冬暖地區(qū)氣候炎熱、日照強(qiáng)烈，良好的遮陽設(shè)計(jì)不僅有助于節(jié)能，改善室內(nèi)熱環(huán)境，符合可持續(xù)發(fā)展的要求，而且遮陽構(gòu)件成為影響建筑形體和美感的關(guān)鍵要素，特別是新的遮陽構(gòu)件和構(gòu)造往往成為凸顯建筑高技術(shù)和現(xiàn)代感的重要組成部分，豐富了建筑師的造型手法。因此，為夏熱冬暖地區(qū)建筑遮陽設(shè)計(jì)制定指導(dǎo)性的原則，尤為重要。

1 相關(guān)概念及理論

1.1 相關(guān)概念

1.1.1 夏熱冬暖地區(qū)

我國節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按地域分為五大氣候區(qū)，即嚴(yán)寒地區(qū)、寒冷地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)、夏熱冬暖地區(qū)和溫和地區(qū)。夏熱冬暖地區(qū)位于我國南部，在北緯27°以南，東經(jīng)97°以東，包括海南全境、廣東大部、廣西大部、福建南部、云南小部分，以及香港、澳門與臺(tái)灣。夏熱冬暖地區(qū)有南北區(qū)之分，文章以主要?dú)夂虼硇缘哪蠀^(qū)為重點(diǎn)研究對(duì)象。

1.1.2 建筑遮陽

建筑遮陽是為了防止陽光過分照射入建筑物內(nèi)，防止建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)被陽光過分加熱，達(dá)到降低室內(nèi)溫度和空調(diào)能耗、營造室內(nèi)舒適的熱環(huán)境和光環(huán)境的目的而采用的遮蔽措施。

1.2 相關(guān)理論概述

1.2.1 建筑遮陽類型

建筑遮陽按遮陽元素屬性分類，可分為：建筑形體遮陽方式；建筑構(gòu)件兼顧遮陽方式；專設(shè)構(gòu)件遮陽方式；綠化遮陽方式。按控制程度分類，可分為：固定式遮陽方式；可調(diào)節(jié)式遮陽方式。按設(shè)立位置分類，可分為：內(nèi)遮陽方式；中間遮陽方式；外遮陽方式。其中，專設(shè)構(gòu)件遮陽方式及外遮陽方式的遮陽效果最好；綠化遮陽方式是最生態(tài)和環(huán)保的遮陽方式，但由于生物屬性有局限性；固定式遮陽方式耐久性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，適用范圍廣；可調(diào)節(jié)式遮陽方式具有優(yōu)越的遮陽性能，不阻擋建筑采光和通風(fēng)，并且能形成多變的立面效果；內(nèi)遮陽方式使用方便，收放自如，和生活密不可分，但是遮陽效果不及外遮陽方式[1]。

1.2.2 夏熱冬暖地區(qū)建筑遮陽的歷史

夏熱冬暖地區(qū)傳統(tǒng)建筑中,沒有現(xiàn)代的空調(diào)采暖設(shè)備,僅依靠建筑自身的處理,營造出適宜的生活環(huán)境,同時(shí)呈現(xiàn)出了獨(dú)特的地域文化特色。傳統(tǒng)建筑中主要采用的遮陽方法有：利用院落平面布局的形式來遮陽；利用坡屋面的瓦垅、瓦坑以及封火山墻遮陽；利用挑檐和建筑形體進(jìn)行遮陽；利用窗體自身的構(gòu)造形式和材料來遮陽；另外，騎樓和陽臺(tái)也是常用的遮陽方式。

20世紀(jì)30～40年代，西風(fēng)東漸，現(xiàn)代建筑理念在中國建筑上也得到了體現(xiàn)。西方的混凝土遮陽板也大量出現(xiàn)在我國建筑上，并且在造型和構(gòu)造等方面有了相應(yīng)的研究。解放后，華南工學(xué)院(現(xiàn)華南理工大學(xué))教授夏昌世先生將屋頂隔熱和窗口遮陽的研究成果付之實(shí)踐，創(chuàng)造了使人耳目一新的“夏氏遮陽”。

改革開放后，西方現(xiàn)代建筑理念和高新技術(shù)手段涌入了國門，成為國內(nèi)建筑師學(xué)習(xí)和模仿的榜樣。但缺少系統(tǒng)理論研究的支持，相關(guān)技術(shù)水平也較低，多采用固定式混凝土板形式，遮陽效果不盡如人意。隨著相關(guān)理論研究和技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)階段我國的建筑遮陽逐漸趕上了世界潮流，從理論到實(shí)踐，都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

2 建筑遮陽設(shè)計(jì)應(yīng)該結(jié)合氣候性

2.1 夏熱冬暖地區(qū)氣候特征及技術(shù)難點(diǎn)

2.1.1 氣候特征

《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》中將全國劃分為7個(gè)一級(jí)區(qū)，夏熱冬暖地區(qū)橫跨了第Ⅲ氣候區(qū)和第IV氣候區(qū)。夏熱冬暖北區(qū)屬于第Ⅲ氣候區(qū)，其節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)位于夏熱冬暖地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)之間;夏熱冬暖南區(qū)屬于第IV氣候區(qū)，是本文研究的重點(diǎn)。

根據(jù)《建筑氣候區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)》及《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》及相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，第IV氣候區(qū)即夏熱冬暖南區(qū)的氣候特征為:長(zhǎng)夏無冬，氣溫年較差和日較差均??；四季潮濕，夏季尤為突出；降雨量居全國首位，沿海地區(qū)多暴雨和臺(tái)風(fēng)；日照較小，太陽高度角小，太陽輻射強(qiáng)烈；經(jīng)常與濕熱、瘴氣、強(qiáng)光、多雨聯(lián)系起來。

2.1.2 夏熱冬暖地區(qū)遮陽設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)及遮陽目標(biāo)

由夏熱冬暖地區(qū)的地理氣候特征，可推導(dǎo)該地區(qū)的遮陽設(shè)計(jì)的主要技術(shù)難點(diǎn)及遮陽目標(biāo):①進(jìn)行有效的隔熱；②解決通風(fēng)、潮濕與隔熱的矛盾；③日照小輻射強(qiáng)烈的情況下太陽能的高效利用；④常年濕熱的情況下技術(shù)材料的持久性與耐潮性；⑤解決該地區(qū)集中時(shí)間段空調(diào)能耗超負(fù)荷問題；⑥解決夏季防止太陽輻射和冬季利用太陽輻射的矛盾。

2.2 選擇合適的遮陽形式

適宜的建筑遮陽方式能減少太陽輻射通過窗口進(jìn)入室內(nèi)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)吸收太陽輻射加重室內(nèi)熱負(fù)荷；能有效的防止眩光、反射和分配光線；能豐富建筑立面動(dòng)態(tài)感，增加立面層次與美感。Olgyay在《Solar Control&Shading Devices》一書中指出，對(duì)于特定房間的遮陽設(shè)計(jì)應(yīng)依照以下步驟進(jìn)行：①確定一年中的過熱季節(jié)，大多數(shù)遮陽措施的設(shè)計(jì)主要針對(duì)過熱季節(jié)；②根據(jù)房間的特定的功能，確定每日和每年需要遮陽的時(shí)段；③確定太陽臨界照射角度；④確定遮陽措施的形式和種類?？梢?，建筑遮陽方式的功能是有限制條件的，它需要在自身和外界雙重因素共同制約下才能發(fā)揮作用。

2.2.1 日照因素的影響

遮陽的首要目的是阻擋多余的日照，因此必需掌握不同地區(qū)一年之內(nèi)太陽運(yùn)行規(guī)律，該規(guī)律以太陽的高度角與方位角為特征。確定太陽高度角與方位角的目的是精確的了解特定地域日照時(shí)間方位，從而為因地制宜選擇合理的建筑遮陽方式打下基礎(chǔ)。

2.2.2 太陽輻射因素的影響

太陽輻射從三方面作用于建筑：直接輻射、天空散射輻射和地面反射輻射。其中，前兩部分占輻射總量的絕大多數(shù)。太陽高度角決定了低緯度地區(qū)比高緯度地區(qū)、中午比早晚的太陽直射輻射要強(qiáng)烈。理論上，不考慮天氣因素，屋頂接受的太陽輻射最強(qiáng)，此外，東西向最大，南向次之，北向最小。南向窗戶多用于主要使用房間，應(yīng)多采用遮陽措施。而有效減小太陽直射得熱是改善東、西向房間室內(nèi)環(huán)境的基本途徑。

2.2.3 地域氣候因素的影響

在夏熱冬暖地區(qū)，夏季遮陽方式主要考慮遮陽和自然通風(fēng)，多采用外置式水平遮陽百葉、遮陽板。該地區(qū)建筑遮陽可不考慮冬季對(duì)陽光的遮擋，可采取固定遮陽方式，但為獲得更好的遮陽、通風(fēng)效果還是以可調(diào)節(jié)式遮陽方式為主。

2.3 選擇合適的色調(diào)

遮陽設(shè)施的顏色能影響遮陽設(shè)施對(duì)太陽輻射的吸收率，同時(shí)影響室內(nèi)光環(huán)境的舒適度。一般而言，以夏季隔熱為主的遮陽設(shè)施，外表面顏色稍淺為好，以降低對(duì)太陽輻射的吸收，內(nèi)表面的顏色稍暗為好，可以避免產(chǎn)生眩光，同時(shí)應(yīng)該注意避免造成過暗的室內(nèi)視覺環(huán)境。[2]

3 建筑遮陽設(shè)計(jì)應(yīng)該符合形式美

“古今中外的建筑，盡管在形式處理方面有極大的差別，但凡屬優(yōu)秀作品，必然遵循一個(gè)共同的準(zhǔn)則——多樣統(tǒng)一。因而，只有多樣統(tǒng)一堪稱之為形式美的規(guī)律。至于主從、對(duì)比、韻律、比例、尺度、均衡等，都不過是多樣統(tǒng)一在某一方面的體現(xiàn)，如果鼓勵(lì)的看，它們本身都不能當(dāng)做形式美的規(guī)律來對(duì)待?！盵3]解決建筑形式問題，固然要從功能、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等多方面考慮，但最終都還是要遵循建筑形式美的基本規(guī)律，運(yùn)用建筑構(gòu)圖手段，以使設(shè)計(jì)的圖式化過程得以完美的表達(dá)。因此，建筑遮陽設(shè)計(jì)同樣需要遵循形式美的規(guī)律，以下列舉三個(gè)方面可作為參考。

3.1 整體性與對(duì)比性

在結(jié)合建筑遮陽設(shè)計(jì)中，要注意將遮陽與建筑一體化設(shè)計(jì)。采用統(tǒng)一一致的建筑遮陽構(gòu)件，可以很好的突出立面的整體性,還應(yīng)該注意局部與整體的關(guān)系。不同形式的遮陽板，如橫向和豎向的綜合式遮陽構(gòu)件,在起到遮陽作用的同時(shí),又使立面從實(shí)墻到虛墻成功過渡，使建筑結(jié)構(gòu)美也產(chǎn)生了強(qiáng)烈的虛實(shí)對(duì)比，生動(dòng)并且栩栩如生。體形輪廓高低錯(cuò)落、立面形成的凹凸關(guān)系也能形成虛實(shí)對(duì)比,開窗、凹陷、挖減等的手法的運(yùn)用也令建筑外立面取得豐富的虛實(shí)對(duì)比藝術(shù)效果。

3.2 韻律美與層次感

在建筑遮陽構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，通過有組織的變化，有規(guī)律的重復(fù),形成節(jié)奏感,給人以美的感受，呈現(xiàn)出一種統(tǒng)一的韻律美和層次感。常用的韻律手法有連續(xù)韻律、漸變韻律、交錯(cuò)韻律和起伏韻律等。運(yùn)用遮陽構(gòu)件創(chuàng)造豐富的韻律美和層次感，是現(xiàn)代結(jié)合遮陽的建筑造型設(shè)計(jì)中常用的手法；也可通過出挑或框架式的遮陽構(gòu)件的局部變化，來豐富外立面整體秩序下的層次。[4]

3.3 色彩與質(zhì)感

色彩是最敏感、最富表情的視覺要素,能給人強(qiáng)烈的視覺沖擊,同時(shí)可以附加大量的信息,使結(jié)合遮陽的建筑立面設(shè)計(jì)和視覺造型的表達(dá)具有更多的的可能性和靈活性。在遮陽設(shè)計(jì)中,除了色彩的選擇和處理,質(zhì)感也同樣重要。在結(jié)合遮陽的建筑立面設(shè)計(jì)匯總應(yīng)該充分利用各種材質(zhì)質(zhì)感的特性,進(jìn)行巧妙的有機(jī)組合,使各種遮陽構(gòu)件產(chǎn)生不同的表現(xiàn)力和觀感，使人產(chǎn)生不同的心理。

4 建筑遮陽設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行傳承與創(chuàng)新

形式美的基本原則對(duì)于建筑設(shè)計(jì)來說，只能為我們提供一些規(guī)矩，而不能代表整個(gè)建筑創(chuàng)作。形式美并不是就相當(dāng)于建筑美，形式美只限于抽象形式本身外在的聯(lián)系，即使達(dá)到了多樣統(tǒng)一，也還是需要通過建筑形象喚起人的思想感情上的共鳴，體現(xiàn)出建筑的內(nèi)涵和意蘊(yùn)。同樣，建筑遮陽設(shè)計(jì)在立意與構(gòu)思上也要重視這個(gè)問題。

建筑遮陽形式不可避免地要反映某個(gè)特定歷史時(shí)期和特定民族、地區(qū)的特點(diǎn)。失去建筑地域性，失去建筑的時(shí)代性，建筑發(fā)展都將誤入岐途，這兩者的相互依存、緊密相連，正是宏觀建筑風(fēng)格時(shí)空意義上的真諦所在。因此，建筑遮陽設(shè)計(jì)中傳承與創(chuàng)新十分重要。

4.1 地域性

全球化的浪潮對(duì)于文化藝術(shù)來說是一把雙刃劍，一方面信息的全球性快速傳播使世界越來越小，它促使各種不同的文化得以充分交流，另一方面它也使文化的地域獨(dú)特性越來越弱，在建筑上的體現(xiàn)則是世界各地的建筑越來越像。如何在世界大同的環(huán)境中創(chuàng)造多樣性的建筑就成了建筑師所必須面對(duì)的問題。在創(chuàng)作中保持自己的獨(dú)創(chuàng)性，通過地方性材料的挖掘、地方性工藝的運(yùn)用、對(duì)地方環(huán)境的研究可能是建筑師的手段之一。[5]

地域性建筑指以特定地方的特定自然因素為主，輔以特定人文因素為特色的建筑作品。因此，建筑遮陽設(shè)計(jì)中應(yīng)該立足地域自然生態(tài)與人文社會(huì)，才能創(chuàng)造出合情合理的優(yōu)秀作品。

4.2 形式與技術(shù)的創(chuàng)新

我國傳統(tǒng)建筑文化，固然是我們建筑創(chuàng)作取之不盡、用之不竭的源泉，但要跟上飛速發(fā)展的時(shí)代，只有突破傳統(tǒng)建筑文化的局限性，才能有所創(chuàng)造，有所進(jìn)步。應(yīng)努力借鑒國外建筑創(chuàng)新的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，并通過移植、嫁接，使之根植于本土，從而創(chuàng)造出具有中國特色的新建筑風(fēng)格來。

除地域性建筑的基本要求外，建筑遮陽設(shè)計(jì)應(yīng)更多地汲取現(xiàn)代建筑的建筑材料、技術(shù)手段和建造方式，呈現(xiàn)出建筑的理念更新。關(guān)于建筑技術(shù)與建筑形式辯證關(guān)系的討論從未停止過，在21世紀(jì)的今天，是建筑設(shè)計(jì)思潮最繁盛的時(shí)期，是建筑技術(shù)發(fā)展最快速的時(shí)期，建筑形式與技術(shù)的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系正是建筑遮陽設(shè)計(jì)過程應(yīng)當(dāng)注重的創(chuàng)新過程。

5 結(jié) 語

在建筑遮陽設(shè)計(jì)中,建筑師需要掌握影響遮陽的各個(gè)方面因素,在設(shè)計(jì)合理的遮陽方式后也要讓整個(gè)建筑外觀具有形態(tài)美,并且滿足大部分的審美需求,使整棟建筑外觀讓人賞心悅目。結(jié)合遮陽的建筑造型設(shè)計(jì)在技術(shù)和審美以及其他限制條件下展現(xiàn)出不同的藝術(shù)效果。它不僅應(yīng)在建筑功能方面得到很好的發(fā)揮,也應(yīng)是符合現(xiàn)在建筑節(jié)能的發(fā)展趨勢(shì),同時(shí)也很好的表現(xiàn)了建筑的地域性和現(xiàn)代性。

[1]崔澤鋒,建筑遮陽方式研究[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2008.

[2]李崢嶸,趙群,展磊.建筑遮陽與節(jié)能[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[3]彭一剛.建筑空間組合論（第二版）[M].北京,中國建筑工業(yè)出版社,2007.

[4]黃超.結(jié)合遮陽的建筑立面設(shè)計(jì)原則及方法[D].成都：西南交通大學(xué),2013.

[5]王育林.現(xiàn)代建筑運(yùn)動(dòng)的地域性拓展[D].天津：天津大學(xué),2005.