張 偉 金 雷 宋紅偉 李海洋 徐文俊

(南華大學(xué)建筑學(xué)院,湖南 衡陽 421001)

0 引言

隨著綠色建筑的發(fā)展，建筑能耗問題得到更多的關(guān)注，建筑需進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，其中，建筑外遮陽技術(shù)就能有效地降低建筑能耗[1]。如何針對不同氣候帶，不同建筑形式，進(jìn)行建筑外遮陽設(shè)計是解決建筑能耗的關(guān)鍵問題，本篇旨在目前國內(nèi)外對建筑外遮陽技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，對某高校人文社科樓的固定外遮陽技術(shù)的應(yīng)用剖析，提出適合于當(dāng)?shù)貧夂虻慕ㄖ庹陉栐O(shè)計方案。

1 建筑遮陽類型

1.1 技術(shù)層面

技術(shù)層面上可分為低、中、高三層次，具體如下：

1)低技術(shù)層有四類：a.建筑形體與構(gòu)件遮陽。利用建筑自身結(jié)構(gòu)如建筑的屋頂、外廊、陽臺等凹凸的構(gòu)件形成陰影對建筑自身產(chǎn)生遮擋作用。b.固定式遮陽。為了建筑遮陽而設(shè)置的不可調(diào)節(jié)的遮陽構(gòu)件，例如水泥遮陽板、欄柵、百葉等。c.室內(nèi)簾幕遮陽。常用于辦公、住宅等場所。是利用簾幕在建筑的室內(nèi)對窗戶遮擋。d.綠化遮陽。主要是在建筑外立面種植可攀爬的綠色植物，利用植物的葉子對陽光產(chǎn)生遮擋作用和植物的蒸騰作用，可以降低建筑外表面的壁面溫度和室外局部的空氣溫度，減少進(jìn)入室內(nèi)的熱量從而影響建筑的室內(nèi)熱環(huán)境[2]。

2)中等技術(shù)層面主要是考慮季節(jié)的變化導(dǎo)致建筑對陽光的需求程度不同，夏季利用遮陽構(gòu)件減少直射陽光對室內(nèi)熱環(huán)境的影響。但在冬季這些構(gòu)件將阻擋陽光的射入導(dǎo)致建筑采暖能耗的加大，因此對需要考慮夏季遮陽冬季采暖的地域(如衡陽處于夏熱冬冷地區(qū))一般采用可調(diào)節(jié)的遮陽形式，主要是利用人工調(diào)節(jié)的遮陽設(shè)施、選擇透光性的遮陽材料。

3)高技術(shù)層面。指的是根據(jù)外界陽光入射角及照度變化和室內(nèi)對陽光的需求，由計算機(jī)監(jiān)控控制和智能節(jié)點控制系統(tǒng)來自動調(diào)整遮陽效果。從而滿足室內(nèi)舒適、高效、節(jié)能環(huán)保的需求[3]。

1.2 設(shè)置位置

設(shè)置位置通常分為內(nèi)遮陽、中間遮陽與外遮陽[4]。外遮陽是指安裝在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)的遮陽構(gòu)件，其形式材料豐富多彩。內(nèi)遮陽指的是安裝在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)的遮陽設(shè)施，一般多采用窗簾、遮陽百葉等。中間遮陽適用于雙層玻璃幕墻或透明的復(fù)合型墻體的空腔中、多采用可調(diào)節(jié)的遮陽百葉[5]。

1.3 遮陽材料

傳統(tǒng)的遮陽材料為鋼筋混凝土墻、木材、織物、植物等。目前建筑遮陽產(chǎn)品主要有輕質(zhì)的金屬、合金、高分子化合物、透光性玻璃、膜等。

2 建筑外遮陽的基本形式

1)水平遮陽。

在窗頂前伸出平板，為了有效的遮擋太陽高度角較大的陽光，主要使用在建筑的南立面。

2)垂直遮陽。

是設(shè)于窗外玻璃垂直方向的，其能有效地遮擋太陽高度角較小的，從玻璃窗側(cè)面斜射進(jìn)來的陽光。這種形式主要適用于東北、北、西北的建筑立面。

3)花格柵遮陽。

是水平和垂直遮陽的綜合，采用橫向和豎向的遮陽板相互配合，形成密集的陰影帶，減少陽光直接照射到玻璃幕墻上，對各種朝向和高度角的陽光都比較有效的遮擋。

4)活動百葉遮陽。

是通過旋轉(zhuǎn)百葉的角度來調(diào)整進(jìn)光量，冬季可將百葉收起來，讓更多的陽光進(jìn)入室內(nèi)；夏季將百葉散開，阻止陽光進(jìn)入室內(nèi)。

5)外遮陽百葉簾。

通風(fēng)透氣性能好，可調(diào)節(jié)室內(nèi)光照強(qiáng)度，尤其適用于辦公房間和教室。百葉簾既可以升降，也可以調(diào)整角度，在遮陽和采光、通風(fēng)之間達(dá)到了很好的平衡，且百葉簾不易褪色、不變形、隔熱效果好，因而廣泛的應(yīng)用于辦公樓和住宅上。

6)遮陽篷。

是外遮陽的重要形式，可分為重型簡式遮陽篷、罩殼式遮陽篷、斜伸式遮陽篷等，一般采用全鋁合金骨架結(jié)構(gòu)，保證整個結(jié)構(gòu)既輕巧又牢固，結(jié)構(gòu)表面陽極氧化處理，使其外觀持久亮麗。

7)綠化遮陽。

是一種適合于低層建筑，既美觀又經(jīng)濟(jì)有效的遮陽方式，主要是利用樹木或藤蔓植物來起到遮陽作用。藤蔓植物攀附的水平棚架起到水平遮陽作用，垂直棚架起擋板遮陽作用[6-8]。

3 人文社科樓外遮陽技術(shù)的設(shè)計分析

根據(jù)地理環(huán)境，建筑的形式，該人文社科樓應(yīng)主要考慮北面和南面遮陽，東西面直射的陽光是造成建筑能耗的主要原因，所以經(jīng)過研究在東西立面將采用綜合遮陽與花格柵遮陽形式，兩種遮陽形式的結(jié)合運(yùn)用可以有效的遮擋太陽高度角較大的直射陽光和高度角中等的直射陽光。黑色的遮陽構(gòu)件易于從白的墻面上突顯出來，使得建筑立面變得豐富，木色欄柵的使用在建筑立面形式上起到點綴作用，使得原本黑白相間的立面增添一些活力，見圖1。

其次在北立面采用斜向東45°的垂直遮陽板，主要目的是為減小太陽高度角較低時對建筑的直射，其次考慮到衡陽潮濕的氣候特點，春、秋季建筑內(nèi)的通風(fēng)也很重要，故將遮陽板傾斜45°可以起到減少對風(fēng)的阻擋作用，且在立面形式上表現(xiàn)出更加的豐富靈動。白色是對光吸收最少的顏色，太陽光照射在遮陽構(gòu)件上可以更多的反射，減少通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的熱量，所以北立面采用白色遮陽構(gòu)件，見圖2。

南立面采用的是水平遮陽與垂直遮陽形式相結(jié)合的綜合式遮陽。水平遮陽主要是為了遮擋太陽高度角較大的直射光，而垂直遮陽既能有效地遮擋太陽高度角較小的，從玻璃窗側(cè)面斜射進(jìn)來的陽光，又能起到豐富建筑立面，使得建筑在形式上達(dá)到統(tǒng)一。

白色構(gòu)件的運(yùn)用不但減小了陽光對建筑的影響而且使得建筑立面簡潔一致，見圖3。中庭為營造出明亮通透的空間采用了新型遮陽材料Low-E玻璃與花格柵遮陽結(jié)合(見圖4)。Low-E玻璃具有良好的透光性能，其次也可以阻擋陽光對室熱環(huán)境的影響，花格柵的運(yùn)用不但起到遮陽作用而且可以使得內(nèi)部空間具有良好的光影效果。

4 結(jié)語

在建筑的遮陽設(shè)計中，特別是對夏熱冬冷地區(qū)，為了提供良好的室內(nèi)熱環(huán)境以及降低建筑能耗，通常在建筑外立面采取遮陽技術(shù)設(shè)計。根據(jù)太陽高度角的不同，通常在低技術(shù)層面建筑的東西立面采用綜合遮陽與花格柵遮陽形式，南立面采用的是水平遮陽與垂直遮陽形式相結(jié)合的綜合式遮陽，北立面采用斜向東45°的垂直遮陽板。不同的遮陽形式造成建筑立面形式的多樣化。通常一個建筑立面設(shè)計會結(jié)合幾種不同的遮陽方式，其次遮陽構(gòu)件對建筑外遮陽的效果也存在著不同的影響，對于顏色的選擇則應(yīng)結(jié)合建筑的形式特點進(jìn)行設(shè)計。