夏熱冬冷地區(qū)建筑遮陽設(shè)計研究與應(yīng)用探討

張博華

【摘要】建筑遮陽是通過減小外窗進入室內(nèi)的太陽輻射，降低外窗的負荷和能耗，減少空氣滲透，從而降低建筑整體能耗的重要措施。合理的建筑遮陽設(shè)計，對于建筑節(jié)能具有重要意義。本文主要探討建筑遮陽節(jié)能設(shè)計技術(shù)要求、遮陽類型、建筑遮陽與建筑立面設(shè)計一體化等方面內(nèi)容，并結(jié)合工程實例進行分析，可為今后建筑遮陽設(shè)計提供參考。

【關(guān)鍵詞】夏熱冬冷地區(qū);建筑遮陽;建筑節(jié)能;一體化

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

我國是一個發(fā)展中大國，同時也是一個建筑大國，每年新建房屋面積超過了每年所有發(fā)達國家建成建筑面積的總和。隨著我國全面建設(shè)小康社會工作的逐步推進，迅猛發(fā)展的建設(shè)事業(yè)，迅速增長了建筑能耗。建筑節(jié)能已經(jīng)成為關(guān)系我國建設(shè)低碳經(jīng)濟、節(jié)能減排目標的實現(xiàn)、經(jīng)濟保持可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)之一。安徽省作為夏熱冬冷地區(qū)，太陽輻射通過窗戶進入室內(nèi)，是夏季房間過熱的主要原因，也是構(gòu)成空調(diào)負荷的主要部分，設(shè)置建筑遮陽是減少太陽輻射進入室內(nèi)的一個有效措施。夏季窗戶遮陽有利于節(jié)能，而冬季則希望有更多的陽光進入室內(nèi)，故提倡采用活動外遮陽，可做到夏季放下遮陽設(shè)施達到較小的遮陽系數(shù);冬季收起遮陽設(shè)施，使陽光盡可能進入室內(nèi)，充分利用太陽熱輻射提高室內(nèi)溫度，減少能耗，提高建筑的整體品質(zhì)。建筑遮陽在建筑節(jié)能中的作用主要有以下三點：

（1）遮陽隔熱及節(jié)能環(huán)保。對于生命是必不可少的陽光，是能量主要的來源，但過度的陽光輻射對人體及家居產(chǎn)品等都具有不同程度的損傷。設(shè)計合理的建筑遮陽產(chǎn)品可以有效的遮擋陽光輻射，舒緩室內(nèi)溫度的大幅上升，從而降低室內(nèi)空調(diào)能耗，減少溫室氣體排放，節(jié)能環(huán)保。建筑遮陽可起到營造適宜的室內(nèi)溫度環(huán)境，提供舒適室內(nèi)空間的效果。

（2）調(diào)節(jié)光線。從天然采光的觀點來看，遮陽措施會阻擋直射陽光，防止眩光，使室內(nèi)照度分布比較均勻，有助于視覺的正常工作。對周圍環(huán)境來說，遮陽可分散玻璃幕墻的玻璃（尤其是鍍膜玻璃）的反射光，避免了大面積玻璃反光造成光污染。合理的窗飾遮陽系統(tǒng)可有效調(diào)節(jié)室內(nèi)光線強度，創(chuàng)造適宜的光線環(huán)境。

（3）改善室內(nèi)光環(huán)境。設(shè)計合理的遮陽措施可以有效的阻擋直射陽光進入，將陽光輻射轉(zhuǎn)化為柔和的漫射光，避免光污染，創(chuàng)造適宜的光線環(huán)境[1]。

基于以上優(yōu)點，建筑遮陽設(shè)計已經(jīng)成為當(dāng)代建筑設(shè)計不可忽視的一部分。本文重點探討了夏熱冬冷地區(qū)建筑遮陽節(jié)能設(shè)計的技術(shù)要求、遮陽的類型、建筑遮陽與立面設(shè)計一體化等設(shè)計重點。

1、技術(shù)應(yīng)用

1.1 建筑節(jié)能技術(shù)要求

根據(jù)夏熱冬冷地區(qū)氣候特征、經(jīng)濟技術(shù)條件、建筑功能等因素確定建筑遮陽的形式和措施，滿足建筑夏季遮陽、冬季陽光入射、冬季夜間保溫以及自然通風(fēng)、采光、視野等要求。安徽省為夏熱冬冷地區(qū)，地方標準對建筑遮陽工程技術(shù)做出了相應(yīng)的規(guī)定?！栋不帐」步ㄖ?jié)能設(shè)計標準（DB34/5076-2017）》對公共建筑建筑遮陽提出明確要求，公共建筑東、南、西向外窗（包括透光幕墻）的遮陽措施，應(yīng)兼顧冬季日照取暖及通風(fēng)，且優(yōu)行采用活動外遮陽[3];《居住建筑節(jié)能設(shè)計標準（DB341466-2019）》對居住建筑外門窗遮陽提出明確要求，要求1.東偏北30至東偏南60，西偏北30至西偏南60范圍的外門窗設(shè)置遮陽時，應(yīng)設(shè)置可以遮住窗戶正面的活動外遮陽;2.南向外門窗設(shè)置遮陽設(shè)施時，宜設(shè)置水平遮陽或可以遮住窗戶正面的活動外遮陽;3.當(dāng)外門窗玻璃遮陽系數(shù)≥0.60時，外窗設(shè)置完全遮陽完全遮住正面的活動外遮陽（含可開啟式百葉窗、內(nèi)置中空百葉玻璃）;4.當(dāng)南向陽臺進深大于等于1.5米時，可認定通向陽臺的外門窗滿足夏季綜合遮陽系數(shù)的要求;5.建筑外遮陽裝置應(yīng)與結(jié)構(gòu)牢固連接[4]。

1.2 遮陽裝置形式

建筑遮陽的形式和種類非常多，遮陽設(shè)施從總體上可以分為外遮陽、內(nèi)遮陽、中間遮陽、自遮陽形式。外遮陽可選用活動外遮陽和固定外遮陽。活動外遮陽宜選用活動百葉簾、遮陽篷、遮陽卷簾以及遮陽板等。固定外遮陽宜選用水平式遮陽、垂直式遮陽、擋板式遮陽、綜合式遮陽等形式。內(nèi)遮陽宜選用百葉簾、百葉窗、卷簾、百葉扇、建筑節(jié)能玻璃膜等。中間遮陽宜選用內(nèi)置遮陽中空玻璃制品。玻璃自遮陽應(yīng)選擇熱反射玻璃、低輻射玻璃等遮陽系數(shù)小、性能符合相關(guān)標準要求的玻璃。屋頂綠化遮陽等形式[4]。在建筑設(shè)計方案前期，結(jié)合建筑遮陽的相關(guān)要求進行建筑設(shè)計，如本人設(shè)計在中鐵五號院項目的居住建筑時，通過調(diào)節(jié)建筑的開間窗墻比來確定外門窗的大小，考慮建筑立面及經(jīng)濟因素，將建筑的東向開間窗墻比控制在0.25以內(nèi)，西向不開窗，以達到建筑東西向不設(shè)外遮陽的要求;南向開間窗墻比控制在0.35以內(nèi)，外門窗玻璃遮陽系數(shù)≥0.60，外門窗夏季綜合遮陽系數(shù)航外遮陽要求≤0.50，以達到建筑南向不設(shè)外遮陽的要求。

2、建筑遮陽設(shè)計

2.1 遮陽材料的技術(shù)要求

活動外遮陽主要采用百葉簾、卷簾、遮陽篷、遮陽板等形式;固定式外遮陽主要采用混凝土外遮陽、金屬外遮陽、塑料外遮陽、木制外遮陽;遮陽系數(shù)、規(guī)格、等級數(shù)量等要求符合《安徽省建筑遮陽工程技術(shù)規(guī)程》DB34/T5029-2015規(guī)定。內(nèi)遮陽的主要形式有：百葉簾、百折簾、折疊簾、軟卷簾、百葉扇、室內(nèi)天篷簾等，其材料應(yīng)能反射太陽輻射的材料，并根據(jù)太陽輻射情況調(diào)節(jié)其角度和位置，內(nèi)遮陽裝置伸展和收回、開啟和關(guān)閉應(yīng)操作方便，操作過程運行平衡，閉合系統(tǒng)應(yīng)做到防霧防滴。中間遮陽的裝置及其組成材料的性能指標應(yīng)符合《內(nèi)置遮陽中空玻璃制品》JG/T255的規(guī)定。

遮陽裝置用金屬材料應(yīng)采用的鋁合金建筑型材和帶材應(yīng)符合《鋁合金建筑型材第l部分基材》GB5237.1的規(guī)定，百葉窗用鋁合金帶材應(yīng)符合《百葉窗用鋁合金帶材》YS/T621的規(guī)定。鋁合金板材應(yīng)符合《工業(yè)用鋁板材》GB/T3880和《鋁及鋁合金帶材的尺寸允許偏差》GB/T3149的規(guī)定，化學(xué)性能應(yīng)符合《變形鋁合金化學(xué)成分》GB/T3190的規(guī)定。

遮陽用遮陽玻璃應(yīng)符合下列要求：1.遮陽用玻璃應(yīng)采用安全玻璃，并符合標準《建筑用安全玻璃第2部分：鋼化玻璃》GB15763.2和《建筑用安全玻璃第2部分：夾層玻璃》GB15763.3的相關(guān)規(guī)定。2.當(dāng)采用鍍膜玻璃時，其性能應(yīng)符合國家標準《鍍膜玻璃第1部分：陽光控制鍍膜玻璃》GB/T18915.2的規(guī)定。3.當(dāng)采用貼隔熱膜玻璃時，其性能應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標準《貼膜玻璃》JC846標準的規(guī)定。建筑節(jié)能貼膜玻璃的透光率、紅外阻隔率應(yīng)符合表4.4.3的規(guī)定。在不受其它外力作用下，其正常使用年限不低于15年，不脫落，不掉色。生產(chǎn)企業(yè)須提供使用壽命檢測報告，并出具不低于10年的質(zhì)量保證。

外遮陽構(gòu)件所使用的天然木材百葉片上的直條紋理長度應(yīng)大于葉片長度的3/4，簾式百葉的葉片不應(yīng)有死節(jié)。透紋理的裝飾材料.應(yīng)符合標準《建筑遮陽通用要求》JG/T274的規(guī)定;遮陽產(chǎn)品中塑料的性能應(yīng)符合標準《塑料模塑件尺寸公差》GB/T14486，《室內(nèi)裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量》GB18580、《室內(nèi)裝飾裝修材料聚氯乙烯卷材地板中有害物質(zhì)限量》GB18586和《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標識》GB20286的規(guī)定。

化纖編織繩、帶材料的阻燃性能應(yīng)符合《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標識》GB20286中阻燃B1級（織物）的規(guī)定;建筑節(jié)能玻璃膜應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計要求，選用不同類型的建筑節(jié)能玻璃膜;鋼筋混凝土外遮陽構(gòu)件的原材料應(yīng)符合相關(guān)標準的規(guī)定，其強度應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010的規(guī)定和設(shè)計要求。

2.2 建筑遮陽與建筑立面一體化

外遮陽設(shè)計應(yīng)與建筑立面設(shè)計相結(jié)合，進行—體化設(shè)計，遮陽裝置設(shè)計考慮構(gòu)造簡潔、經(jīng)濟實用、耐久美觀等因素，便于清潔和，與建筑的周圍環(huán)境整體相協(xié)調(diào)。現(xiàn)代建筑應(yīng)更多的利用可再生能源，如在建筑遮陽設(shè)計與太陽能熱水系統(tǒng)和太陽能光伏系統(tǒng)結(jié)合，進行太陽能利用與建筑一體化設(shè)計。建筑遮陽設(shè)計與立面一體化設(shè)計不僅解決了建筑的節(jié)能設(shè)計要求，同時也促進的建筑立面的多樣性，達到技術(shù)與美學(xué)的辯證統(tǒng)一。如由本人設(shè)計的中鐵五號院項目沿街配套公建的立面設(shè)計中，在優(yōu)先控制窗墻比的前提下，對立面進行了外遮陽的設(shè)計：將遮陽與立面造型相結(jié)合，設(shè)置突出700mm、寬寬300mm、間隔2500mm的垂直構(gòu)件，進一步減少太陽輻射，從而達到立面設(shè)計與建筑節(jié)能的一體化。

結(jié)語：

建筑遮陽設(shè)計是建筑節(jié)能設(shè)計重要的一部分，對于室內(nèi)光環(huán)境優(yōu)化以及室內(nèi)的熱舒適度均會產(chǎn)生積極影響，同時建筑遮陽設(shè)計也應(yīng)考慮不同地域環(huán)境的因素，結(jié)合建筑功能和建筑立面造型，選擇適宜的遮陽形式，呈現(xiàn)集功能、經(jīng)濟與外觀為一體的低能耗建筑。當(dāng)然由于此項技術(shù)涉及材料生產(chǎn)、設(shè)計、施工等多個環(huán)節(jié)，在實際應(yīng)用中也出現(xiàn)了一些弊端，但總得來說是利大于弊的，需要從保證材料性能、設(shè)計完善、施工質(zhì)量等多方面著手，層層把控，才能保證此技術(shù)發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

參考文獻：

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[4]安徽省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳，安徽省市場監(jiān)督管理局.居住建筑節(jié)能設(shè)計標準：DB34/1466-2019.合肥：安徽省工程建設(shè)標準設(shè)計辦公室，2019.

[5]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑遮陽工程技術(shù)規(guī)范：JGJ237-2011.北京。中國建筑工業(yè)出版社出版，2011.