唐小翠， 王 濱

(1.麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000；2.浙江電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，浙江 麗水 323000)

建筑外遮陽設(shè)計中遮陽時間的確定*
——以麗水市為例

唐小翠1， 王 濱2

(1.麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000；2.浙江電力建設(shè)監(jiān)理有限公司，浙江 麗水 323000)

根據(jù)麗水當(dāng)?shù)氐乩砦恢?、氣候條件、太陽輻射、氣象資料等，主要以氣溫和太陽直接輻射強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，確定了該區(qū)域建筑各朝向需要采取外遮陽措施的時間。結(jié)果表明，從6月上旬至10月上旬當(dāng)?shù)亟ㄖ鞒蚓鶓?yīng)采取外遮陽措施，但不同的月份，建筑物各朝向的遮陽時間點和時間跨度不盡相同。因此，我們需要根據(jù)時間、建筑朝向設(shè)置相應(yīng)的遮陽措施來達(dá)到遮陽效果。

麗水市；建筑外遮陽；遮陽時間

0 引言

建筑對日照的要求取決于建筑的使用性質(zhì)和當(dāng)?shù)貧夂驐l件。寒冷地區(qū)的建筑一般需要爭取較好的日照；炎熱地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)的建筑需要避免過量的日照；而夏熱冬冷地區(qū)的建筑，夏季需要避免過量的日照，冬季則需要爭取較好的日照。

麗水市地處中亞熱帶，市區(qū)為東西方向狹長形的河谷盆地地形，空氣流通功能弱，盆地聚熱效應(yīng)明顯。 近十年的氣象資料也顯示：麗水市太陽輻射強(qiáng)度大，日照時間長，各季氣溫均偏高，尤其是夏秋季高溫持續(xù)時間長，常常出現(xiàn)“暖冬”“酷暑”。麗水雖屬我國國家標(biāo)準(zhǔn)劃分的五個熱工氣候分區(qū)中的夏熱冬冷地區(qū)，但其氣候特征有點偏向于夏熱冬暖地區(qū)。[1]因此，該地區(qū)建筑物需要考慮的問題是避免過量日照，減少室內(nèi)太陽輻射得熱，達(dá)到夏季降溫的效果。

建筑遮陽就是采取建筑外遮陽、內(nèi)遮陽、建筑自遮陽或綠化遮陽等各種遮陽方式阻止太陽直射光線進(jìn)入建筑內(nèi)部，防止夏季室內(nèi)溫度過高，影響居住舒適度。在節(jié)能方面，建筑遮陽有著立竿見影的效果，且經(jīng)濟(jì)可行。麗水市由于自身的地域特征和氣候特點，該地區(qū)建筑節(jié)能的主要問題——夏季降溫可以通過合理的建筑遮陽設(shè)計達(dá)到。

我們的居住環(huán)境與太陽輻射和日照條件息息相關(guān)。要使室內(nèi)的采光、通風(fēng)、隔熱符合居住要求，提高居住舒適度，，并能節(jié)約能源，還需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、太陽運行規(guī)律及太陽輻射熱情況確定該地區(qū)需要采取建筑遮陽的時間。

1 太陽輻射與建筑遮陽

建筑自身的熱量來源受到很多因素的影響，其中太陽輻射是其主要來源，而建筑遮陽就是針對太陽輻射而設(shè)置的。太陽輻射主要包括：太陽直接輻射、散射輻射和地面的反射輻射的太陽直接輻射與散射。[2]實際工作中，我們計算太陽輻射強(qiáng)度時，一般只考慮太陽直接輻射與散射，不考慮地面反射輻射。

太陽輻射常數(shù)是固定的，為1 367 W/m2。但因受地理緯度、時間、海拔高度、大氣含水量、以及混濁度等因素的影響，到達(dá)地面的輻射強(qiáng)度一般都小于太陽常數(shù)。

建筑不同朝向的太陽輻射熱相差很大，比如說：建筑水平面上，屋頂接受的太陽輻射最強(qiáng)；垂直面上，東、西向最大，南向次之，北向最小。當(dāng)太陽光線接近垂直于某朝向時，此時的太陽輻射最大值。

2 地方時與標(biāo)準(zhǔn)時

一天時間的測定，是以地球自轉(zhuǎn)為依據(jù)的。我們通常采用當(dāng)?shù)仄骄枙r進(jìn)行遮陽設(shè)計，當(dāng)?shù)仄骄枙r與日常鐘表所指的時間即“北京時間”是不一樣的。

所謂平均太陽時，是以太陽通過該地子午線為正午12 h來計算一天的時間。國際協(xié)議以本初子午線處的平均太陽時為世界時間的標(biāo)準(zhǔn)，叫“世界時”。整個地球按地理經(jīng)度劃分為24個時區(qū)，每個時區(qū)都按它的中央子午線的平均太陽時為計時標(biāo)準(zhǔn)，稱為該時區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)時，相鄰兩個時區(qū)的時差為1 h。[2]

我國地域遼闊，從東五時到東九時，橫跨5個時區(qū)。為方便起見，統(tǒng)一采用東八時區(qū)的時間，即以東經(jīng)120°的平均太陽時為全國標(biāo)準(zhǔn)時，稱為“北京時間”。[3]北京時間與世界時間相差8 h，即北京時間等于世界時間加上8 h。

我們可以采用下式進(jìn)行地方平均太陽時與標(biāo)準(zhǔn)時之間的換算：

式中：T0為標(biāo)準(zhǔn)時間，h：min；

Tm為地方平均太陽時間，h：min；

L0為標(biāo)準(zhǔn)時間子午線的經(jīng)度，deg；

Lm為當(dāng)?shù)貢r間子午線的經(jīng)度，deg；

4(L0-Lm)為時差，min；

Ep為均時差，min。

Ep是一修正系數(shù)。Ep值的變化范圍是-16～14 min之間，遮陽設(shè)計中Ep值一般可忽略不計。

式(1)可近似按下式換算：

如麗水市的經(jīng)度為東經(jīng)119°55′，當(dāng)?shù)仄骄枙r12 h就相當(dāng)于北京時間(東經(jīng)120°)：

T0=Tm+4(L0-Lm)=12+4(120°-119°55′)=12 h+ 0.33 min≈12 h。

因此，就麗水市而言，可直接取用北京標(biāo)準(zhǔn)時間為當(dāng)?shù)氐钠骄枙r來進(jìn)行遮陽設(shè)計。

3 麗水市夏季設(shè)置遮陽的時間

麗水市夏季太陽輻射強(qiáng)度大，氣溫高，需要采取遮陽措施來降低室內(nèi)最高溫度，減少房間的溫度波動，延遲室內(nèi)出現(xiàn)高溫的時間。研究表明，當(dāng)某地氣溫高于29℃并且太陽直接輻射的強(qiáng)度達(dá)到240 kcal/m2時，人就會產(chǎn)生悶熱不舒適的感覺。[4]所謂遮陽時間的確定就是根據(jù)當(dāng)?shù)匾酝鶜夂驙顩r，分析并確定出一年之中哪些時間會同時存在以上兩種情況，在這些時間內(nèi)，我們需要采取有效的遮陽措施。

首先，根據(jù)麗水市近十年中最熱的五年的氣象資料，以小時為單位，統(tǒng)計本地區(qū)6月～10月各旬的時平均溫度(6：00－18：00)，制成夏季白天氣溫表。并把高于29℃的時間用¤在氣溫表里表示，如表1。

表1 麗水市夏季白天氣溫表

然后，以小時為單位，統(tǒng)計麗水市6月～10月各旬的太陽輻射強(qiáng)度(6：00－18：00)，繪制成夏季輻射強(qiáng)度表。表中把太陽輻射強(qiáng)度在240kcal/m2·h及其以上的時段用★，在240 kcal/m2·h以下的時段用△表示，如表2。

最后根據(jù)建筑太陽輻射強(qiáng)度資料(表2)與已有的夏季白天氣溫資料(表1)求交集，得到麗水市夏季遮陽時間表，表中將需要遮陽的時間用√表示，不需要遮陽的時間用×表示，如表3。

表2 麗水市夏季太陽輻射強(qiáng)度表

4 建筑各朝向遮陽時間的確定

根據(jù)麗水市地理位置，考慮當(dāng)?shù)夭煌掌诘奶柛叨冉呛头轿唤?，結(jié)合夏季遮陽時間表(表3)，得到麗水市建筑各朝向的遮陽時間，其中：東向考慮遮陽的時間區(qū)域范圍為6：00－12：00；西向考慮遮陽的時間區(qū)域范圍為12：00－18：00；南向考慮遮陽的時間區(qū)域范圍為6：00－12：00；北向考慮遮陽的時間區(qū)域范圍為14：00－18：00，具體結(jié)果見表4。

由表4可知：

1)6月和9月份，東、南兩朝向從10：00需要采取遮陽措施；而西向和北向在16：00后就可以取消遮陽措施；7月和8月份，東、南兩朝向從8：00開始需要采取建筑遮陽措施，而西向和北向在17：00后才能取消遮陽措施；10月份，東向基本不需要遮陽，南向和西向在下午13：00－15：00需要采取遮陽措施，北向只需要在14：00后遮陽1 h即可。

2)各朝向在7月中旬至8月中旬里需要遮陽的時間最長，東向達(dá)4 h，南向達(dá)9 h，西向達(dá)5 h，北向達(dá)3 h。

3)各月份里，南向需要遮陽的時間最長，東、西向次之，北向需要遮陽時間最短。

5 結(jié)語

麗水市由于自身的地域特征和氣候特點，該區(qū)域需要考慮的主要問題是夏季避免過多日照。建筑遮陽能減少室內(nèi)的太陽輻射得熱，防止夏季室內(nèi)過熱，是經(jīng)濟(jì)可行的節(jié)能措施。在進(jìn)行建筑遮陽設(shè)計之前，我們根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢?、氣候條件、太陽輻射、氣象資料等確定該區(qū)域建筑各朝向需要采取建筑遮陽的季節(jié)和時間，從而為當(dāng)?shù)亟ㄖ陉栐O(shè)計提供參考。就麗水市而言，總體上從6月上旬至10月上旬建筑各朝向均應(yīng)采取遮陽措施，但不同的月份，建筑物各朝向的遮陽時間點和時間跨度不盡相同。因此，我們需要根

表3 麗水市夏季遮陽時間表

表4 麗水市建筑各朝向遮陽時間表

據(jù)時間、建筑朝向設(shè)置相應(yīng)的遮陽措施來達(dá)到遮陽效果。

[1]唐小翠.浙西南地區(qū)建筑水平遮陽板遮陽效果的分析與研究[D].杭州:浙江工業(yè)大學(xué),2008.

[2]柳孝圖.建筑物理[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2000.

[3]李鑫.湖南地區(qū)建筑遮陽系統(tǒng)設(shè)計方法研究[D].長沙:湖南大學(xué),2005.

[4]建設(shè)部.民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范GB 50176—93.北京:中國建筑科學(xué)研究院,1993.

TU111.4+1

C

1673-1093(2014)04-0053-05

唐小翠(1977)，女，湖南永州人，麗水學(xué)院講師，工程師，工程碩士，主要從事建筑節(jié)能方面的研究。

10.3969/j.issn.1673-1093.2014.04.012

2013-12-18；

2014-01-25

浙江省教育廳項目(Y201016956)