外遮陽(yáng)技術(shù)在溫州地區(qū)的應(yīng)用分析

金 偉 林勝華

(溫州建正節(jié)能科技有限公司，浙江 溫州 325000)

截至2005年，相關(guān)研究數(shù)據(jù)表明，我國(guó)95%以上的既有建筑屬于高能耗建筑，80%的新建建筑屬于高能耗建筑[1]。根據(jù)我國(guó)目前的發(fā)展?fàn)顩r，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)的建筑總能耗將達(dá)到社會(huì)總能耗的40%[2]。在能源日益緊張的今天，對(duì)我國(guó)既有建筑節(jié)能的節(jié)能改造以及加強(qiáng)新建建筑的節(jié)能設(shè)計(jì)已刻不容緩。對(duì)新老建筑進(jìn)行外遮陽(yáng)節(jié)能設(shè)計(jì)、節(jié)能改造，是降低我國(guó)建筑能耗一項(xiàng)低投入高回報(bào)的措施。

1 外遮陽(yáng)技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 外遮陽(yáng)目的和作用

窗戶是建筑的重要組成部分，滿足了人們對(duì)通風(fēng)、采光、日照、觀賞的要求。由于外窗是建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)口部位，在外窗的眾多用途中，建筑外窗的熱舒適與節(jié)能問(wèn)題突出。因此窗戶還應(yīng)該具備良好的隔聲性能、抗風(fēng)壓性能、保溫和隔熱。

建筑遮陽(yáng)的目的就在于防止陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間照射造成建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫度上升，并阻擋太陽(yáng)輻射透過(guò)窗戶進(jìn)入室內(nèi)，防止陽(yáng)光直射造成室內(nèi)強(qiáng)烈眩光。在所有被動(dòng)式節(jié)能技術(shù)中，對(duì)建筑進(jìn)行外遮陽(yáng)改造或設(shè)計(jì)，可能是降低建筑能耗效果最好的方法[3]。

數(shù)據(jù)顯示，室內(nèi)空調(diào)80%的制冷能耗是因?yàn)樘?yáng)輻射通過(guò)建筑外窗進(jìn)入室內(nèi)造成的，是室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷的主要組成部分。而對(duì)建筑外窗增加了外遮陽(yáng)措施后，大部分太陽(yáng)輻射被阻擋在室外，夏季可減少50%以上的外窗得熱。因此，提高外窗的遮陽(yáng)性能，可顯著降低室內(nèi)得熱，在夏季能有效地降低空調(diào)制冷負(fù)荷。利于外遮陽(yáng)節(jié)能技術(shù)對(duì)建筑進(jìn)行改造設(shè)計(jì)后還能使得建筑內(nèi)部溫度波幅值降低，溫度場(chǎng)分布均勻[4]。

1.2 外遮陽(yáng)的類型

按照安裝位置的不同，外遮陽(yáng)又可以分為3類：水平式遮陽(yáng)，適合太陽(yáng)高度角較高的地區(qū)，多用于南向；垂直式遮陽(yáng)，主要用于遮擋太陽(yáng)高度角較小的太陽(yáng)輻射，用于西向或東向的窗戶遮陽(yáng)效果較好；擋板式遮陽(yáng)，多用于朝向極為不利的窗戶，對(duì)視線有一定影響；組合式遮陽(yáng)，通過(guò)以上幾種遮陽(yáng)形式根據(jù)實(shí)際情況的需要組合而成。同時(shí)，按照安裝方式的不同，外遮陽(yáng)還可以分為：固定外遮陽(yáng)設(shè)施、活動(dòng)外遮陽(yáng)設(shè)施、植物遮陽(yáng)和玻璃遮陽(yáng)等等。

2 遮陽(yáng)效果模擬分析

為了明確外遮陽(yáng)對(duì)室內(nèi)輻射量的影響，本文通過(guò)運(yùn)用Ecotect軟件，對(duì)不同遮陽(yáng)形式下進(jìn)入到建筑物內(nèi)部的輻射量和熱量進(jìn)行模擬，從而對(duì)外遮陽(yáng)的效果進(jìn)行定量的分析。

2.1 模擬條件設(shè)置

本文的模擬對(duì)象為一個(gè)6 m×3.3 m×3 m的長(zhǎng)方體空間，南面開(kāi)窗，窗的大小為1.5 m×1.5 m，窗臺(tái)高度為0.9 m，如圖1所示。模擬采用溫州市的氣象參數(shù)進(jìn)行，頂棚和墻面的反射比為0.7，地面的反射比為0.4，玻璃的透射率設(shè)為0.7，模擬時(shí)間為6月～9月，上午的8點(diǎn)至下午的6點(diǎn)。模擬采用0.3 m寬的水平、垂直外遮陽(yáng)和遮陽(yáng)率為50%的固定式內(nèi)、外遮陽(yáng)。

2.2 模擬結(jié)果

本文以透過(guò)窗戶的輻射量作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水平遮陽(yáng)，左側(cè)垂直遮陽(yáng)和右側(cè)垂直遮陽(yáng)進(jìn)行模擬，模擬所得數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同遮陽(yáng)形式輻射量分析

本文分別對(duì)遮陽(yáng)率為50%的百葉式內(nèi)、外遮陽(yáng)進(jìn)行模擬，并以地面受到的輻射量作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 內(nèi)外遮陽(yáng)形式輻射量分析

2.3 模擬結(jié)果分析

以上的模擬結(jié)果顯示出外遮陽(yáng)的以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1)外遮陽(yáng)對(duì)于太陽(yáng)輻射的遮擋量超過(guò)30%，在夏季能起到明顯的隔熱作用。以表2中的固定式外遮陽(yáng)為例，其相對(duì)于無(wú)遮陽(yáng)條件下，減少了54 293 Wh的輻射量，相當(dāng)于減少31%的輻射量。

2)對(duì)于南向窗戶而言，水平遮陽(yáng)的形式最有利于遮擋輻射，其在上述模擬條件下，遮擋量能夠達(dá)到40%，加大外遮陽(yáng)的寬度，其遮擋量還能增加。

3)相同遮擋面積下，百葉式遮陽(yáng)的效果不如水平式遮陽(yáng)。在模擬中采用的百葉式遮陽(yáng)，其遮擋面積為1.125 m2，而水平式的遮陽(yáng)面積僅為0.45 m2，兩者在遮陽(yáng)效果上十分接近。

4)同時(shí)，對(duì)于南向開(kāi)窗，垂直遮陽(yáng)的效果十分微弱。

由于不同地區(qū)的氣象參數(shù)不同，外遮陽(yáng)所起到的作用也有所不同，表3為上海地區(qū)外遮陽(yáng)節(jié)能分析數(shù)據(jù)[5]。

表3 外遮陽(yáng)節(jié)能分析

綜上所述外遮陽(yáng)的相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)可以歸納如表4所示。

表4 外遮陽(yáng)特點(diǎn)歸納

3 遮陽(yáng)技術(shù)發(fā)展及推廣現(xiàn)狀

我國(guó)目前所使用的外遮陽(yáng)節(jié)能技術(shù)大部分是從歐洲引進(jìn)的技術(shù)。由于我國(guó)主要屬于亞熱帶氣候及大陸季風(fēng)氣候，而歐洲屬于地中海氣候，兩者氣候差別較大。我國(guó)的居住建筑多為高層建筑，歐洲多為獨(dú)棟低層別墅或多層公寓。因此氣候的顯著差異以及建筑的形式的不同，使得適用于歐洲的外遮陽(yáng)技術(shù)不完全適用于我國(guó)建筑的要求。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)缺少對(duì)遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)，不少建筑設(shè)計(jì)單位沒(méi)有將遮陽(yáng)設(shè)計(jì)納入建筑設(shè)計(jì)的范疇，而是使用內(nèi)遮陽(yáng)產(chǎn)品進(jìn)行補(bǔ)充。國(guó)內(nèi)的建筑設(shè)計(jì)科研單位，也缺少專門(mén)針對(duì)建筑遮陽(yáng)方面的研究人才，大多數(shù)設(shè)計(jì)師忽略了建筑日照設(shè)計(jì)與節(jié)能設(shè)計(jì)，將外遮陽(yáng)當(dāng)作一種建筑裝飾的設(shè)施，部分建筑即使設(shè)計(jì)了外遮陽(yáng)構(gòu)件，但遮陽(yáng)節(jié)能的效果并沒(méi)有得到充分的體現(xiàn)。

針對(duì)我國(guó)建筑的現(xiàn)代遮陽(yáng)技術(shù)的研究才剛剛起步，人們雖然逐漸認(rèn)識(shí)到遮陽(yáng)節(jié)能措施的重要性，但是國(guó)內(nèi)相關(guān)的政策工作還不夠系統(tǒng)、深入，建筑外遮陽(yáng)技術(shù)的推廣應(yīng)用還不能滿足現(xiàn)代生活與節(jié)能的多樣化需要。特別是夏熱冬冷地區(qū)外遮陽(yáng)措施的經(jīng)濟(jì)性與綜合節(jié)能效率還缺乏深入的研究。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑外遮陽(yáng)設(shè)施在降低建筑能耗、防止室內(nèi)眩光的同時(shí)，往往會(huì)對(duì)室內(nèi)的自然采光以及自然通風(fēng)帶來(lái)一定的負(fù)面影響。因此，采用外遮陽(yáng)技術(shù)時(shí)應(yīng)充分考慮建筑功能對(duì)通風(fēng)、采光的要求。建筑遮陽(yáng)對(duì)降低夏季制冷能耗的貢獻(xiàn)巨大，對(duì)提高室內(nèi)熱舒適和視覺(jué)舒適影響顯著。所以在我國(guó)建筑節(jié)能的推進(jìn)過(guò)程中，對(duì)外遮陽(yáng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)給予充分的重視。并根據(jù)各地區(qū)不同的氣候條件，采用適宜的外遮陽(yáng)方式。

在外遮陽(yáng)工程實(shí)踐的過(guò)程中我們還應(yīng)注重以下工作：

1)建設(shè)主管部門(mén)加快制定相應(yīng)的管理規(guī)定，引導(dǎo)設(shè)計(jì)單位與建設(shè)單位對(duì)建筑物科學(xué)合理的采用外遮陽(yáng)設(shè)施。

2)對(duì)已建成的建筑，進(jìn)行符合實(shí)際情況的外遮陽(yáng)改造。

3)組建相應(yīng)的公司進(jìn)行外遮陽(yáng)設(shè)計(jì)，咨詢，評(píng)估工作。

4)外遮陽(yáng)構(gòu)件生產(chǎn)廠家，應(yīng)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本，為建筑業(yè)提供多樣化且價(jià)格低廉的產(chǎn)品。

5)推廣科學(xué)的外遮陽(yáng)技術(shù)，加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)和科研工作。由于我國(guó)國(guó)土面積廣闊，各地區(qū)間氣候條件的差異，建筑所需的外遮陽(yáng)構(gòu)造也不同，因此研究機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)各地不同的氣候條件，展開(kāi)針對(duì)性研究。

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