生態(tài)視角下的建筑遮陽系統(tǒng)初探

鐘歆

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司）

生態(tài)視角下的建筑遮陽系統(tǒng)初探

鐘歆

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司）

建筑遮陽能夠有效改變室內(nèi)微氣候，防止陽光直射進(jìn)入室內(nèi)，從而避免室內(nèi)物品因局部溫度過高而產(chǎn)生損害，也有利于實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能?，F(xiàn)階段，在建筑物能耗中，空調(diào)耗電和照明耗電比例較大，而如果采取遮陽措施，將有效減少空調(diào)及照明耗電量，從而有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排?，F(xiàn)階段，由于我國對建筑物遮陽不夠重視，沒有采取科學(xué)的遮陽措施，因而不利于室內(nèi)環(huán)境的改善，也不利于節(jié)能減排。為此，有必要對生態(tài)視角下建筑物遮陽系統(tǒng)進(jìn)行初步探討，希望能為同行提供一點(diǎn)參考。

生態(tài)視角；建筑；遮陽系統(tǒng)

近年來，我國大力提倡節(jié)能減排，研究發(fā)現(xiàn)，通過建筑遮陽能夠有效減少能源損失，從而起到節(jié)能效果。然而，現(xiàn)階段我國普遍缺乏關(guān)于建筑遮陽方面的文獻(xiàn)資料，對遮陽系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也不夠?qū)I(yè)化。為此，本文對建筑遮陽系統(tǒng)進(jìn)行初步探討，希望該項(xiàng)領(lǐng)域能具有更加廣泛的應(yīng)用。

1　建筑遮陽概述

建筑物不僅能為人們提供良好的居住環(huán)境，還有一個重要的作用就是遮陽，通過遮陽能夠改變室內(nèi)微氣候，抵御自然界各種氣候帶來的不良影響[1]。每個處于自然環(huán)境條件下的建筑都會受到太陽輻射，太陽輻射對居住環(huán)境產(chǎn)生重要影響。太陽輻射通過電磁波形式向周圍傳遞能量，而不同的電磁波長會引起不同熱效應(yīng)。在空氣污染較為嚴(yán)重情況下，波長較長的光線透射能力相對較強(qiáng)，因而不利于居民的健康。因此，為有效防止太陽輻射造成的影響，應(yīng)對建筑物采取遮陽措施。通過對建筑物遮陽，不但能夠?qū)κ覂?nèi)熱工環(huán)境進(jìn)行改善，而且能夠避免維護(hù)結(jié)構(gòu)由于過度加熱而產(chǎn)生的熱負(fù)荷。此外，建筑遮陽還能有效避免炫光，防止日光直射，減少紫外線等對室內(nèi)環(huán)境和物品造成的傷害?，F(xiàn)階段，由于我國日照輻射普遍較強(qiáng)，因而建筑遮陽技術(shù)在我國具有廣闊的發(fā)展前景。然而，大多數(shù)城市都對此不夠重視，因而現(xiàn)階段在我國科學(xué)的進(jìn)行建筑遮陽的例子較少。在國外，尤其是東南亞地區(qū)，建筑遮陽已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在東南亞國家地區(qū)遮陽節(jié)能率可以占到建筑總節(jié)能率的10～24%。在歐洲地區(qū)，建筑節(jié)能的例子司空見慣。

2　建筑遮陽分類和措施

2.1建筑遮陽分類

2.1.1按照遮陽類型分類

按照遮陽類型，建筑遮陽分為構(gòu)件遮陽、附加構(gòu)件遮陽及植物遮陽三種類型[2]。其中，構(gòu)件遮陽是指在遮陽的過程中利用專門遮陽構(gòu)件，例如遮陽格柵、雨棚、遮陽棚架等。附加遮陽構(gòu)件主要針對于已經(jīng)竣工完成的建筑物，利用人工進(jìn)行遮陽的自行安裝，例如布料、纖維制品、竹子、塑料等。植物遮陽是指通過種植綠色植物，吸收大量的太陽輻射，從而起到遮陽目的。建筑遮陽基本形式如圖1所示。

2.1.2按遮陽適應(yīng)范圍分類

按照遮陽適應(yīng)范圍進(jìn)行分類，遮陽可以分為垂直式、水平式、綜合式、百葉式和擋板式等五種類型。不同的遮陽類型適應(yīng)不同的遮陽高度角和朝向。通常來說，水平式遮陽適用于較大遮擋高度角，應(yīng)盡量選擇靠近南向窗口進(jìn)行布置。垂直式遮陽適用于較小遮擋高度角，應(yīng)盡量選擇在西北或東北區(qū)域墻面進(jìn)行設(shè)置。綜合式遮陽結(jié)合了垂直式和水平式的遮陽方法，因而遮陽效果較好。擋板式遮陽主要針對于平行直射陽光，在高度角較小情況下具有較好遮陽效果。百葉式遮陽種類繁多，適用范圍較廣，對于多數(shù)朝向建筑進(jìn)行遮陽，都能起到良好效果。

2.1.3按遮陽相對于窗口位置

按照遮陽位置的不同，可以將遮陽分為外遮陽及內(nèi)遮陽兩種類型。在外遮陽進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)從遮陽的方便性、房間私密性、房間清潔性等方面進(jìn)行考慮。此外，外遮陽還應(yīng)考慮天氣狀況帶來的影響，在遮陽過程中，應(yīng)盡量選擇具有防水、耐腐蝕等性能的材料。在進(jìn)行內(nèi)遮陽過程中，也應(yīng)正確選擇遮陽材料、遮陽色彩等。目前來說，外遮陽效果要優(yōu)于內(nèi)遮陽。

2.2建筑遮陽的措施選擇

2.2.1不同方位遮陽需求

通常來說，在不同方位太陽輻射強(qiáng)度不同，因而不同方位具有不同的遮陽需求，圖2所示為某市全年太陽輻射分布圖。

圖1　建筑遮陽基本形式

圖2　某市全年太陽輻射分布圖

由圖2可知，從全年來說，水平面相對受太陽輻射影響較大，尤其是在6、7月份的夏季高溫時節(jié)，輻射強(qiáng)度達(dá)到高峰。對于南墻而言，盡管該市在夏季受太陽高度角的影響，輻射強(qiáng)度反而減少，但是南墻總體受到輻射強(qiáng)度也較大。在夏季，東西向的墻面也會受到較高的太陽輻射，甚至?xí)?qiáng)于南墻。相對來說，北墻受到的太陽輻射最小。由此可見，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對水平面的遮陽措施，其次是東西墻、南墻和北墻。

2.2.2不同方位遮陽選擇

通過對不同方位的太陽輻射進(jìn)行分析，并結(jié)合太陽的運(yùn)行規(guī)律，從而使我們大致得出對不同方位遮陽應(yīng)采取的措施。當(dāng)然，由于我國緯度跨度較大，因而不同地區(qū)采取的遮陽措施略有不同，但對于我國大部分地區(qū)而言普遍適用。

對于南向來說，通常采用水平式固定遮陽，特別是在較為炎熱的夏季，遮陽效果較好。通常來說，在高度角90°左右效果較好，且不會對通風(fēng)和采光造成較大影響。對于東西向而言，擋板式遮陽最為合適，但在使用的過程中應(yīng)慎重。由于屋頂受太陽輻射強(qiáng)度較高，因而應(yīng)重視對屋頂采取相關(guān)的遮陽措施。在對屋頂進(jìn)行遮陽時，應(yīng)因地制宜，可以采用雙層隔熱屋頂或綠化屋頂?shù)确绞竭M(jìn)行遮陽。對于北向來說，可以不用采取遮陽措施，或者采取小的垂直遮陽板進(jìn)行遮陽。

3　建筑遮陽設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1建筑遮陽設(shè)計(jì)程序

在建筑遮陽設(shè)計(jì)時，應(yīng)切實(shí)按照一定的目標(biāo)和流程[3]。通常來說，建筑遮陽應(yīng)以有效減少陽光直射入室內(nèi)，減少眩光等現(xiàn)象，提高室內(nèi)照明水平，促進(jìn)節(jié)能減排為目的。在進(jìn)行遮陽設(shè)計(jì)時，應(yīng)考慮表1所涉及因素。

3.2建筑遮陽構(gòu)件尺寸計(jì)算

在進(jìn)行構(gòu)件計(jì)算時，通?？梢詢H僅考慮直射陽光造成的影響，而直射陽光方向通常具有一致性，因而可以當(dāng)做幾何計(jì)算來對構(gòu)件尺寸進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。通常來說，遮陽構(gòu)件計(jì)算方式有圖解法、計(jì)算法和利用軟件計(jì)算法等三種類型。對于水平式、垂直式、綜合式和擋板式都有其特定的計(jì)算方法。圖解法能夠有效簡化傳統(tǒng)計(jì)算方法的步驟，使工作量更為簡化，常用的圖解法有MT型陽光規(guī)尺法等。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用軟件計(jì)算的方法能夠使計(jì)算數(shù)據(jù)更加精確、計(jì)算結(jié)果更具有參考性?，F(xiàn)階段，常用的計(jì)算軟件有CAADRIA、BAST、shade系列軟件等。

4　建筑遮陽和節(jié)能減排

利用建筑遮陽，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。建筑遮陽的節(jié)能減排作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①建筑遮陽能夠有效避免太陽輻射的影響，使空調(diào)制冷負(fù)荷降低，從而在夏季能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能。②利用建筑遮陽能夠有效將具有高強(qiáng)度輻射的陽光轉(zhuǎn)化成漫射光，從而使室內(nèi)光環(huán)境得到改善，有效減少人工照明，從而達(dá)到節(jié)能減排。圖3所示為臺灣地區(qū)建筑遮陽和耗電比例之間的關(guān)系。

目前來說，東南亞的一些國家和地區(qū)在建筑遮陽節(jié)能方面已經(jīng)取得了不錯成績，其遮陽節(jié)能率占總節(jié)能率比例能夠達(dá)到10～ 24%。目前來說，我國廣州地區(qū)也以實(shí)現(xiàn)遮陽節(jié)能率達(dá)到20%為目標(biāo)。通常來說，采用外遮陽的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)遮陽，然而現(xiàn)階段我國很多地區(qū)處于隱私性考慮，仍大多數(shù)采用內(nèi)遮陽。通常來說，應(yīng)用遮陽系數(shù)對遮陽節(jié)能效果進(jìn)行評價和測試。遮陽系數(shù)越小，建筑遮陽節(jié)能效果也會隨之越好。

5　遮陽設(shè)計(jì)實(shí)例

建筑物遮陽的一個典型實(shí)例就是我國中山大學(xué)珠海分校的主體教學(xué)樓，該教學(xué)樓主要由法國設(shè)計(jì)師進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。教學(xué)樓走向?yàn)闁|西朝向，長度可達(dá)570m，該教學(xué)樓外立面利用懸掛式水平百葉遮擋板，建筑物傾角與遮陽板板距較為合理，因而具有良好的遮陽效果。圖4所示為下午2時左右的遮陽效果圖。

表1　遮陽設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮因素

圖3　臺灣地區(qū)辦公建筑物采取遮陽措施對節(jié)能影響

圖4　中山大學(xué)珠海分校主體教學(xué)樓遮陽效果圖

6　結(jié)語

本文淺要分析探討生態(tài)視角下的建筑遮陽系統(tǒng)，并提出了自己的一點(diǎn)看法。建筑遮陽不僅能夠?yàn)榫用裉峁┦孢m的室內(nèi)環(huán)境，而且有利于節(jié)能減排。然而，目前我國大部分城市都沒有對此引起重視，也沒有采取科學(xué)的方法進(jìn)行建筑遮陽。因此，應(yīng)大力推廣建筑遮陽系統(tǒng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，這樣才能促進(jìn)我國現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展。

[1]涂逢祥.建筑遮陽是建筑節(jié)能的重要手段[J].建筑技術(shù)，2011（10）：875～ 876.

[2]李謨彬，郭德平.夏熱冬冷地區(qū)建筑遮陽設(shè)計(jì)優(yōu)化[J].建筑科學(xué)，2014，30（12）：93～97.

[3]王志勇，段愷，張麗，等.建筑遮陽在北京建筑工程中應(yīng)用建議[J].建筑技術(shù)，2011（10）：882～885.

TU226

A

1673-0038（2015）32-0017-02

2015-6-15

鐘歆（1978-），男，中級工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。