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(yáng)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(yáng)能夠有效改變室內(nèi)微氣候，防止陽(yáng)光直射進(jìn)入室內(nèi)，從而避免室內(nèi)物品因局部溫度過(guò)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(yáng)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。現(xiàn)階段，由于我國(guó)對(duì)建筑物遮陽(yáng)不夠重視，沒(méi)有采取科學(xué)的遮陽(yáng)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(duì)生態(tài)視角下建筑物遮陽(yáng)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(yáng)系統(tǒng)

近年來(lái)，我國(guó)大力提倡節(jié)能減排，研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)建筑遮陽(yáng)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(guó)普遍缺乏關(guān)于建筑遮陽(yáng)方面的文獻(xiàn)資料，對(duì)遮陽(yáng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也不夠?qū)I(yè)化。為此，本文對(duì)建筑遮陽(yáng)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(yáng)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(gè)重要的作用就是遮陽(yáng)，通過(guò)遮陽(yáng)能夠改變室內(nèi)微氣候，抵御自然界各種氣候帶來(lái)的不良影響[1]。每個(gè)處于自然環(huán)境條件下的建筑都會(huì)受到太陽(yáng)輻射，太陽(yáng)輻射對(duì)居住環(huán)境產(chǎn)生重要影響。太陽(yáng)輻射通過(guò)電磁波形式向周圍傳遞能量，而不同的電磁波長(zhǎng)會(huì)引起不同熱效應(yīng)。在空氣污染較為嚴(yán)重情況下，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光線透射能力相對(duì)較強(qiáng)，因而不利于居民的健康。因此，為有效防止太陽(yáng)輻射造成的影響，應(yīng)對(duì)建筑物采取遮陽(yáng)措施。通過(guò)對(duì)建筑物遮陽(yáng)，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(guò)度加熱而產(chǎn)生的熱負(fù)荷。此外，建筑遮陽(yáng)還能有效避免炫光，防止日光直射，減少紫外線等對(duì)室內(nèi)環(huán)境和物品造成的傷害?，F(xiàn)階段，由于我國(guó)日照輻射普遍較強(qiáng)，因而建筑遮陽(yáng)技術(shù)在我國(guó)具有廣闊的發(fā)展前景。然而，大多數(shù)城市都對(duì)此不夠重視，因而現(xiàn)階段在我國(guó)科學(xué)的進(jìn)行建筑遮陽(yáng)的例子較少。在國(guó)外，尤其是東南亞地區(qū)，建筑遮陽(yáng)已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在東南亞國(guó)家地區(qū)遮陽(yáng)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(jiàn)慣。

2　建筑遮陽(yáng)分類和措施

2.1建筑遮陽(yáng)分類

2.1.1按照遮陽(yáng)類型分類

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

2.1.2按遮陽(yáng)適應(yīng)范圍分類

按照遮陽(yáng)適應(yīng)范圍進(jìn)行分類，遮陽(yáng)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(yáng)類型適應(yīng)不同的遮陽(yáng)高度角和朝向。通常來(lái)說(shuō)，水平式遮陽(yáng)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(yáng)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(yáng)結(jié)合了垂直式和水平式的遮陽(yáng)方法，因而遮陽(yáng)效果較好。擋板式遮陽(yáng)主要針對(duì)于平行直射陽(yáng)光，在高度角較小情況下具有較好遮陽(yáng)效果。百葉式遮陽(yáng)種類繁多，適用范圍較廣，對(duì)于多數(shù)朝向建筑進(jìn)行遮陽(yáng)，都能起到良好效果。

2.1.3按遮陽(yáng)相對(duì)于窗口位置

按照遮陽(yáng)位置的不同，可以將遮陽(yáng)分為外遮陽(yáng)及內(nèi)遮陽(yáng)兩種類型。在外遮陽(yáng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)從遮陽(yáng)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(yáng)還應(yīng)考慮天氣狀況帶來(lái)的影響，在遮陽(yáng)過(guò)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(yáng)過(guò)程中，也應(yīng)正確選擇遮陽(yáng)材料、遮陽(yáng)色彩等。目前來(lái)說(shuō)，外遮陽(yáng)效果要優(yōu)于內(nèi)遮陽(yáng)。

2.2建筑遮陽(yáng)的措施選擇

2.2.1不同方位遮陽(yáng)需求

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

圖1　建筑遮陽(yáng)基本形式

圖2　某市全年太陽(yáng)輻射分布圖

由圖2可知，從全年來(lái)說(shuō)，水平面相對(duì)受太陽(yáng)輻射影響較大，尤其是在6、7月份的夏季高溫時(shí)節(jié)，輻射強(qiáng)度達(dá)到高峰。對(duì)于南墻而言，盡管該市在夏季受太陽(yáng)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(huì)受到較高的太陽(yáng)輻射，甚至?xí)?qiáng)于南墻。相對(duì)來(lái)說(shuō)，北墻受到的太陽(yáng)輻射最小。由此可見(jiàn)，應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)對(duì)水平面的遮陽(yáng)措施，其次是東西墻、南墻和北墻。

2.2.2不同方位遮陽(yáng)選擇

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

對(duì)于南向來(lái)說(shuō)，通常采用水平式固定遮陽(yáng)，特別是在較為炎熱的夏季，遮陽(yáng)效果較好。通常來(lái)說(shuō)，在高度角90°左右效果較好，且不會(huì)對(duì)通風(fēng)和采光造成較大影響。對(duì)于東西向而言，擋板式遮陽(yáng)最為合適，但在使用的過(guò)程中應(yīng)慎重。由于屋頂受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度較高，因而應(yīng)重視對(duì)屋頂采取相關(guān)的遮陽(yáng)措施。在對(duì)屋頂進(jìn)行遮陽(yáng)時(shí)，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(yáng)。對(duì)于北向來(lái)說(shuō)，可以不用采取遮陽(yáng)措施，或者采取小的垂直遮陽(yáng)板進(jìn)行遮陽(yáng)。

3　建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)程序

在建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)切實(shí)按照一定的目標(biāo)和流程[3]。通常來(lái)說(shuō)，建筑遮陽(yáng)應(yīng)以有效減少陽(yáng)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(yáng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮表1所涉及因素。

3.2建筑遮陽(yáng)構(gòu)件尺寸計(jì)算

在進(jìn)行構(gòu)件計(jì)算時(shí)，通?？梢詢H僅考慮直射陽(yáng)光造成的影響，而直射陽(yáng)光方向通常具有一致性，因而可以當(dāng)做幾何計(jì)算來(lái)對(duì)構(gòu)件尺寸進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。通常來(lái)說(shuō)，遮陽(yáng)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(duì)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(jiǎn)化傳統(tǒng)計(jì)算方法的步驟，使工作量更為簡(jiǎn)化，常用的圖解法有MT型陽(yáng)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(yáng)和節(jié)能減排

利用建筑遮陽(yáng)，能夠有效實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。建筑遮陽(yáng)的節(jié)能減排作用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①建筑遮陽(yáng)能夠有效避免太陽(yáng)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(yáng)能夠有效將具有高強(qiáng)度輻射的陽(yáng)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(tái)灣地區(qū)建筑遮陽(yáng)和耗電比例之間的關(guān)系。

目前來(lái)說(shuō)，東南亞的一些國(guó)家和地區(qū)在建筑遮陽(yáng)節(jié)能方面已經(jīng)取得了不錯(cuò)成績(jī)，其遮陽(yáng)節(jié)能率占總節(jié)能率比例能夠達(dá)到10～ 24%。目前來(lái)說(shuō)，我國(guó)廣州地區(qū)也以實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)節(jié)能率達(dá)到20%為目標(biāo)。通常來(lái)說(shuō)，采用外遮陽(yáng)的效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)遮陽(yáng)，然而現(xiàn)階段我國(guó)很多地區(qū)處于隱私性考慮，仍大多數(shù)采用內(nèi)遮陽(yáng)。通常來(lái)說(shuō)，應(yīng)用遮陽(yáng)系數(shù)對(duì)遮陽(yáng)節(jié)能效果進(jìn)行評(píng)價(jià)和測(cè)試。遮陽(yáng)系數(shù)越小，建筑遮陽(yáng)節(jié)能效果也會(huì)隨之越好。

5　遮陽(yáng)設(shè)計(jì)實(shí)例

建筑物遮陽(yáng)的一個(gè)典型實(shí)例就是我國(guó)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(guó)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(zhǎng)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(yáng)板板距較為合理，因而具有良好的遮陽(yáng)效果。圖4所示為下午2時(shí)左右的遮陽(yáng)效果圖。

表1　遮陽(yáng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮因素

圖3　臺(tái)灣地區(qū)辦公建筑物采取遮陽(yáng)措施對(duì)節(jié)能影響

圖4　中山大學(xué)珠海分校主體教學(xué)樓遮陽(yáng)效果圖

6　結(jié)語(yǔ)

本文淺要分析探討生態(tài)視角下的建筑遮陽(yáng)系統(tǒng)，并提出了自己的一點(diǎn)看法。建筑遮陽(yáng)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(guó)大部分城市都沒(méi)有對(duì)此引起重視，也沒(méi)有采取科學(xué)的方法進(jìn)行建筑遮陽(yáng)。因此，應(yīng)大力推廣建筑遮陽(yáng)系統(tǒng)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，這樣才能促進(jìn)我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展。

[1]涂逢祥.建筑遮陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(jí)工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。