烏魯木齊東西朝向建筑夏季遮陽與防曬的實(shí)驗(yàn)研究

杜 永，王萬江，趙 彥，王 磊，李婷婷，樊 輝

（新疆大學(xué) 建筑工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊830047）

1 引言

在現(xiàn)行的《民用建筑設(shè)計(jì)通則》中，烏魯木齊市屬于嚴(yán)寒B類（ⅦB）地區(qū)，該區(qū)域一般不考慮夏季防熱（新疆的熱工分區(qū)詳見圖1）。而烏魯木齊的夏季，實(shí)際情況是太陽輻射量大、日照時(shí)間長。由于建筑設(shè)計(jì)的開始就很少考慮到夏季的遮陽防曬問題，導(dǎo)致在夏季東西朝向房間的溫度較高，舒適性較差，使得空調(diào)使用次數(shù)多、耗電量大，造成了巨大的浪費(fèi)。

圖1 新疆熱工分區(qū)

實(shí)驗(yàn)通過在烏魯木齊市區(qū)的東西向房間進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，對(duì)溫度數(shù)據(jù)整理、分析，證明烏魯木齊東西向建筑夏季遮陽的必要性，并對(duì)比了幾種常見的遮陽方式，其中，鋁箔百葉窗降溫效果最好。

2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

2.1 整體構(gòu)思

實(shí)驗(yàn)采取控制變量法，即選取同一樓層、門窗位置相似的房間，通過對(duì)房間的朝向、遮陽的方式、通風(fēng)情況等變量的改變，用溫濕度自記儀記錄其相對(duì)應(yīng)溫度值變化，最后通過分析比較并得出結(jié)論。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)在新疆大學(xué)北校區(qū)某實(shí)驗(yàn)樓的第5層，選取了東向房間2個(gè)及西向房間3個(gè)，每個(gè)房間內(nèi)在其平面中心及靠近窗戶處各放置一個(gè)溫濕度自記儀，自記儀用支架固定在離地1.5m處，每隔0.5h記錄一次實(shí)時(shí)溫度，考慮到室內(nèi)人的活動(dòng)主要集中在靠近窗戶一側(cè)，分析用的溫度取其平均值。實(shí)驗(yàn)的時(shí)間在2011年7月7日至8日，總體天氣情況晴有微風(fēng)。房間的分布及室內(nèi)布點(diǎn)如圖3所示。每天的具體實(shí)驗(yàn)情況見表1。實(shí)驗(yàn)共比對(duì)了無遮陽、鋁箔百葉窗、窗簾、PVC百葉窗遮陽、綜合式外遮陽等形式下的室內(nèi)溫度，見圖2。

圖2 不同的遮陽形式

表1 實(shí)驗(yàn)情況明細(xì)

圖3 房間分布及實(shí)驗(yàn)布點(diǎn)

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及結(jié)論

3.1 東西朝向建筑是否需要遮陽的實(shí)驗(yàn)

3.1.1 東向房間是否需要遮陽的實(shí)驗(yàn)

相同量：7月8日，天氣晴朗；皆為東向，都開敞通風(fēng)；取房間實(shí)際受到日光直接輻射的時(shí)間06：30～14：00的數(shù)值。

變量：1號(hào)房間，無遮陽措施；2號(hào)房間，采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數(shù)據(jù)：見圖4。

圖4 東向房間遮陽必要性

分析：由數(shù)據(jù)可知，在其他條件相同的情況下，1號(hào)房間（無遮陽）室內(nèi)平均溫度31.39℃，最高可達(dá)35.41℃，而2號(hào)房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度29.45℃，最高為31.65℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內(nèi)溫度要比無遮陽的房間平均低1.94℃，差值最大可達(dá)3.78℃。

結(jié)論：在烏魯木齊地區(qū)的夏季，東向房間在有遮陽措施的情況下溫度明顯降低，因此東向房間的遮陽是很有必要的。

3.1.2 西向房間是否需要遮陽的實(shí)驗(yàn)

相同量：7月7日，天氣晴朗；皆為西向，都封閉門窗；取房間實(shí)際受到日光直接輻射的時(shí)間13：30～22：00的數(shù)值。

變量：3號(hào)房間，無遮陽措施；5號(hào)房間，采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數(shù)據(jù)：見圖5。

圖5 西向房間遮陽必要性

分析：由數(shù)據(jù)可知，在其他條件相同的情況下，3號(hào)房間（無遮陽）室內(nèi)平均溫度31.95℃，最高可達(dá)34.03℃，而5號(hào)房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度30.27℃，最高為31.31℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內(nèi)溫度要比無遮陽的房間平均低1.68℃，差值最大可達(dá)2.78℃。

結(jié)論：在烏魯木齊地區(qū)的夏季，西向房間在有遮陽措施的情況下溫度明顯降低，因此西向房間的遮陽是很有必要的。

3.2 在有必要進(jìn)行遮陽的前提下，哪一種遮陽措施效果最好的實(shí)驗(yàn)

3.2.1 綜合式外遮陽與鋁箔百葉窗遮陽的效果比較

相同量：7月9日，天氣晴，部分時(shí)間多云；皆為東向，都開敞通風(fēng)；取房間實(shí)際受到日光直接輻射的時(shí)間10：30～14：00的數(shù)值。

變量：1號(hào)房間，采用綜合式外遮陽措施；2號(hào)房間，

采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數(shù)據(jù)：見圖6。

圖6 內(nèi)外遮陽房間溫度對(duì)比

分析：由數(shù)據(jù)可知，在其他條件相同的情況下，1號(hào)房間（綜合式外遮陽）室內(nèi)平均溫度30.27℃，最高可達(dá)31.06℃，而2號(hào)房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度30.21℃，最高為31.41℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內(nèi)溫度要比綜合式外遮陽的房間平均低0.05℃，差值最大可達(dá)0.47℃。

結(jié)論：在烏魯木齊地區(qū)的夏季，采用鋁箔百葉窗的房間室內(nèi)平均溫度低于采用綜合式外遮陽的房間室內(nèi)平均溫度，故鋁箔百葉窗比綜合式外遮陽有效。

3.2.2 窗簾遮陽與鋁箔百葉窗遮陽的比較

相同量：7月7日，天氣晴朗；皆為西向，都封閉門窗；取房間實(shí)際受到日光直接輻射的時(shí)間13：30～22：00的數(shù)值。

變量：4號(hào)房間，采用窗簾遮陽措施；5號(hào)房間，采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數(shù)據(jù)：見圖7。

圖7 窗簾和鋁箔百葉窗房間溫度對(duì)比

分析：由數(shù)據(jù)可知，在其它條件相同的情況下，4號(hào)房間（窗簾遮陽）室內(nèi)平均溫度30.64℃，最高可達(dá)31.06℃，而5號(hào)房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度30.27℃，最高為31.31℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內(nèi)溫度要比窗簾遮陽的房間平均低0.37℃，差值最大可達(dá)0.75℃。

結(jié)論：在烏魯木齊地區(qū)的夏季，采用鋁箔百葉窗的房間室內(nèi)平均溫度低于采用窗簾遮陽的房間室內(nèi)平均溫度，故鋁箔百葉窗比窗簾遮陽有效。

3.2.3 PVC百葉窗遮陽與鋁箔百葉窗遮陽的比較

相同量：7月9日，天氣晴，部分時(shí)間多云；皆為西向，都封閉門窗；取房間實(shí)際受到日光直接輻射的時(shí)間13：30～18：00的數(shù)值。

變量：4號(hào)房間，采用PVC百葉窗遮陽措施；5號(hào)房間，采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數(shù)據(jù)：見圖8。

圖8 PVC百葉窗與鋁箔百葉窗房間溫度對(duì)比

分析：由數(shù)據(jù)可知，在其它條件相同的情況下，4號(hào)房間（PVC百葉窗遮陽）室內(nèi)平均溫度32.9℃，最高可達(dá)36.66℃，而5號(hào)房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度32.71℃，最高為36.37℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內(nèi)溫度要比窗簾遮陽的房間平均低0.19℃，差值最大可達(dá)1.28℃。

結(jié)論：在烏魯木齊地區(qū)的夏季，采用鋁箔百葉窗的房間室內(nèi)平均溫度低于采用PVC百葉窗遮陽的房間室內(nèi)平均溫度，故鋁箔百葉窗比PVC百葉窗遮陽有效。

4 結(jié)語

在烏魯木齊地區(qū)的夏季，東西向房間室內(nèi)溫度較高，熱環(huán)境差，舒適性低，雖然現(xiàn)行的行業(yè)規(guī)范并未對(duì)烏魯木齊市作夏季防熱的規(guī)定，但在建筑設(shè)計(jì)上應(yīng)該盡量避免東西朝向房間的出現(xiàn)。

對(duì)不可避免的東西向房間，應(yīng)該注意夏季的遮陽，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，遮陽可以有效降低室內(nèi)的溫度，例如通過在設(shè)計(jì)的階段設(shè)置擋板等手法減少夏季室內(nèi)的輻射量，而一些常見的遮陽措施也能起到一定的作用，在筆者測(cè)試的幾種遮陽方式中，又以鋁箔百葉窗更為有效?？偠灾?，通過此次試驗(yàn)，證明了烏魯木齊東西向建筑夏季遮陽防熱的重要性，建筑的設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)重視，為降低能耗、節(jié)約能源做出自己的貢獻(xiàn)。