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)我國目前的發(fā)展?fàn)顩r，預(yù)計到2020年，我國的建筑總能耗將達(dá)到社會總能耗的40%[2]。在能源日益緊張的今天，對我國既有建筑節(jié)能的節(jié)能改造以及加強新建建筑的節(jié)能設(shè)計已刻不容緩。對新老建筑進(jìn)行外遮陽節(jié)能設(shè)計、節(jié)能改造，是降低我國建筑能耗一項低投入高回報的措施。

1 外遮陽技術(shù)簡介

1.1 外遮陽目的和作用

窗戶是建筑的重要組成部分，滿足了人們對通風(fēng)、采光、日照、觀賞的要求。由于外窗是建筑外圍護結(jié)構(gòu)開口部位，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。

建筑遮陽的目的就在于防止陽光長時間照射造成建筑圍護結(jié)構(gòu)溫度上升，并阻擋太陽輻射透過窗戶進(jìn)入室內(nèi)，防止陽光直射造成室內(nèi)強烈眩光。在所有被動式節(jié)能技術(shù)中，對建筑進(jìn)行外遮陽改造或設(shè)計，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%的制冷能耗是因為太陽輻射通過建筑外窗進(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。而對建筑外窗增加了外遮陽措施后，大部分太陽輻射被阻擋在室外，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。利于外遮陽節(jié)能技術(shù)對建筑進(jìn)行改造設(shè)計后還能使得建筑內(nèi)部溫度波幅值降低，溫度場分布均勻[4]。

1.2 外遮陽的類型

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

2 遮陽效果模擬分析

為了明確外遮陽對室內(nèi)輻射量的影響，本文通過運用Ecotect軟件，對不同遮陽形式下進(jìn)入到建筑物內(nèi)部的輻射量和熱量進(jìn)行模擬，從而對外遮陽的效果進(jìn)行定量的分析。

2.1 模擬條件設(shè)置

本文的模擬對象為一個6 m×3.3 m×3 m的長方體空間，南面開窗，窗的大小為1.5 m×1.5 m，窗臺高度為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，模擬時間為6月～9月，上午的8點至下午的6點。模擬采用0.3 m寬的水平、垂直外遮陽和遮陽率為50%的固定式內(nèi)、外遮陽。

2.2 模擬結(jié)果

本文以透過窗戶的輻射量作為評價標(biāo)準(zhǔn)，對水平遮陽，左側(cè)垂直遮陽和右側(cè)垂直遮陽進(jìn)行模擬，模擬所得數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 不同遮陽形式輻射量分析

本文分別對遮陽率為50%的百葉式內(nèi)、外遮陽進(jìn)行模擬，并以地面受到的輻射量作為評價標(biāo)準(zhǔn)，具體數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 內(nèi)外遮陽形式輻射量分析

2.3 模擬結(jié)果分析

以上的模擬結(jié)果顯示出外遮陽的以下幾個特點：

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

2)對于南向窗戶而言，水平遮陽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%，加大外遮陽的寬度，其遮擋量還能增加。

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

4)同時，對于南向開窗，垂直遮陽的效果十分微弱。

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

表3 外遮陽節(jié)能分析

綜上所述外遮陽的相關(guān)技術(shù)特點可以歸納如表4所示。

表4 外遮陽特點歸納

3 遮陽技術(shù)發(fā)展及推廣現(xiàn)狀

我國目前所使用的外遮陽節(jié)能技術(shù)大部分是從歐洲引進(jìn)的技術(shù)。由于我國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。我國的居住建筑多為高層建筑，歐洲多為獨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技術(shù)不完全適用于我國建筑的要求。與發(fā)達(dá)國家相比，我國缺少對遮陽的設(shè)計，不少建筑設(shè)計單位沒有將遮陽設(shè)計納入建筑設(shè)計的范疇，而是使用內(nèi)遮陽產(chǎn)品進(jìn)行補充。國內(nèi)的建筑設(shè)計科研單位，也缺少專門針對建筑遮陽方面的研究人才，大多數(shù)設(shè)計師忽略了建筑日照設(shè)計與節(jié)能設(shè)計，將外遮陽當(dāng)作一種建筑裝飾的設(shè)施，部分建筑即使設(shè)計了外遮陽構(gòu)件，但遮陽節(jié)能的效果并沒有得到充分的體現(xiàn)。

針對我國建筑的現(xiàn)代遮陽技術(shù)的研究才剛剛起步，人們雖然逐漸認(rèn)識到遮陽節(jié)能措施的重要性，但是國內(nèi)相關(guān)的政策工作還不夠系統(tǒng)、深入，建筑外遮陽技術(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)外遮陽措施的經(jīng)濟性與綜合節(jié)能效率還缺乏深入的研究。

4 結(jié)語

建筑外遮陽設(shè)施在降低建筑能耗、防止室內(nèi)眩光的同時，往往會對室內(nèi)的自然采光以及自然通風(fēng)帶來一定的負(fù)面影響。因此，采用外遮陽技術(shù)時應(yīng)充分考慮建筑功能對通風(fēng)、采光的要求。建筑遮陽對降低夏季制冷能耗的貢獻(xiàn)巨大，對提高室內(nèi)熱舒適和視覺舒適影響顯著。所以在我國建筑節(jié)能的推進(jìn)過程中，對外遮陽節(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，采用適宜的外遮陽方式。

在外遮陽工程實踐的過程中我們還應(yīng)注重以下工作：

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

2)對已建成的建筑，進(jìn)行符合實際情況的外遮陽改造。

3)組建相應(yīng)的公司進(jìn)行外遮陽設(shè)計，咨詢，評估工作。

4)外遮陽構(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)提供多樣化且價格低廉的產(chǎn)品。

5)推廣科學(xué)的外遮陽技術(shù)，加強技術(shù)攻關(guān)和科研工作。由于我國國土面積廣闊，各地區(qū)間氣候條件的差異，建筑所需的外遮陽構(gòu)造也不同，因此研究機構(gòu)應(yīng)根據(jù)各地不同的氣候條件，展開針對性研究。

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