邵琪，韋劭辰，許艷梅，郭宏光

（1.上海朗綠建筑科技股份有限公司，上海 200000；2.朗詩控股集團(tuán)，上海 200000）

建筑在夏季制冷能耗中，很大一部分是由于太陽輻射通過建筑窗口進(jìn)入室內(nèi)造成的。所以，建筑遮陽是夏季遮擋太陽輻射、降低空調(diào)能耗的有效措施。目前各個建筑節(jié)能規(guī)范均對不同朝向的窗戶太陽得熱系數(shù)（SHGC值）提出相應(yīng)的約束要求，但是目前我國居住建筑中尤其是常見的高層住宅小區(qū)往往缺乏基本遮陽措施或者遮陽措施非常單調(diào)，設(shè)計(jì)師對遮陽設(shè)計(jì)缺乏認(rèn)知，同時開發(fā)管理人員普遍缺少住戶對于遮陽措施的使用反饋。在本項(xiàng)研究中，選取位于夏熱冬冷地區(qū)重慶市的某高層住宅小區(qū)進(jìn)行多種遮陽措施的個性化設(shè)計(jì)、落地，并選取實(shí)體樣板間進(jìn)行相關(guān)環(huán)境參數(shù)測試以及在后期交付后對使用者進(jìn)行問卷評估，從而對不同遮陽措施進(jìn)行效果探討。

1 遮陽設(shè)計(jì)

該小區(qū)位于重慶市北碚區(qū)，選取小區(qū)中的一棟東西朝向的高層住宅樓作為遮陽實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)行不同遮陽措施的實(shí)施。該樓棟為18層高，西南面毫無遮擋、視野較好。在該住宅樓典型戶型內(nèi)不同朝向分別采取以下4種遮陽措施：①綠化遮陽、②固定遮陽板、③活動遮陽屏、④外遮陽金屬卷簾。實(shí)驗(yàn)樓總平面及4種遮陽措施在典型平面中的位置如圖1所示。

其中朝東面的生活陽臺采用垂直牽引式綠化遮陽，植物品種選擇意大利絡(luò)石，俗稱“風(fēng)車茉莉”，其4~5月為盛花期，四季常綠，枝葉繁茂，可以給陽臺裝點(diǎn)綠色的同時減少上午的太陽輻射，同時采用了不銹鋼花箱，設(shè)置自動滴灌系統(tǒng)，無需特殊維護(hù)；南面飄窗采用異形固定遮陽，其形式大小經(jīng)過一些設(shè)計(jì)考慮，正好對應(yīng)飄窗南偏西的小偏角，可以減少正午時分的太陽輻射。如圖2所示，通過7月中旬和1月中旬遮陽板在窗戶表面遮擋直射光產(chǎn)生的陰影，可知該遮陽措施在滿足夏季遮陽的同時并沒有影響冬季得熱。西面陽臺處采用可伸縮的活動遮陽屏，可根據(jù)需要拉下，有效減少夏季下午時分立面的太陽輻射。遮陽屏采用阻尼彈簧設(shè)計(jì)和伸縮掛鉤，可以實(shí)現(xiàn)緩慢收縮的同時減少室外風(fēng)場對簾布的損傷。西面主臥采用活動外遮陽金屬卷簾，同樣可以起到減少陽光直射的作用，同時在晚上還有隔聲降噪的功能。

2 遮陽效果測試

項(xiàng)目遮陽施工完成后，選取夏季8月中旬某晴天，以該樓棟18層樣板間作為實(shí)驗(yàn)場所，通過對現(xiàn)場各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)的測試，對比分析上述遮陽措施的遮陽效果以及對人體舒適度的影響。其中活動金屬卷簾在住宅建筑中應(yīng)用較廣，當(dāng)關(guān)閉時室內(nèi)基本完全黑暗。所以在此僅對①~③項(xiàng)遮陽措施的遮陽效果進(jìn)行測試，測試點(diǎn)位實(shí)驗(yàn)點(diǎn)和對照點(diǎn)如圖3所示。

現(xiàn)場測試采用帶有黑球探頭、溫濕度探頭的熱舒適儀，熱成像儀，便攜式輻射功率計(jì)，以及在屋面處搭建小型氣象站用于實(shí)時監(jiān)測室外溫濕度、輻射照度等氣象指標(biāo)。相關(guān)測試方法和步驟如表1所示。

表1 不同遮陽措施的測試說明

3 測試結(jié)果與分析

3.1 東面陽臺綠化遮陽效果分析

東面陽臺有遮陽區(qū)域?yàn)閷?shí)驗(yàn)組、無遮陽區(qū)域?yàn)閷φ战M，測試空氣溫度、黑球溫度隨時間的變化，同時監(jiān)測屋頂氣象站的空氣溫度和太陽輻射，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在有陽光直射的情況下，實(shí)驗(yàn)組比對照組的環(huán)境空氣溫度低2~3℃，黑球溫度低6~10℃。但在10：00后，由于建筑屋頂挑檐的關(guān)系將對照組的黑球溫度計(jì)覆蓋在陰影中，使得對照組的空氣溫度下降，兩者的黑球溫度逐漸趨同，但由于陽臺樓板面、墻面等均處于太陽直射中，較高的表面溫度加熱了附近的空氣，使得對照組的空氣溫度比實(shí)驗(yàn)組高約0.5℃。

對照組和實(shí)驗(yàn)組的環(huán)境相對濕度與空氣絕對含濕量的對比如圖5、圖6所示，其中空氣絕對含濕量由相對濕度和空氣溫度計(jì)算而得。

由圖5、圖6可知，實(shí)驗(yàn)組比對照組的環(huán)境相對濕度高3%~10%，整體上有綠植區(qū)域的實(shí)驗(yàn)組體感濕度較高；開始時對照組的絕對含濕量較大，10：10后實(shí)驗(yàn)組的絕對含濕量相對較大。該現(xiàn)象可能是由于在陽光直射時，植物關(guān)閉蒸騰作用以減少水分散失，而沒有陽光直射后植物的蒸騰作用增強(qiáng)，增大了空氣的絕對濕度。

3.2 南面客餐廳固定遮陽效果分析

南面客餐廳飄窗考慮到其南偏西的朝向角度，采用了三角異性固定遮陽板，在窗戶內(nèi)0.5 m處放置黑球溫度計(jì)，測試空氣溫度、黑球溫度隨時間的變化，同時監(jiān)測屋頂氣象站的空氣溫度和太陽輻射，結(jié)果如圖7所示。

由圖7可見，中午時段室外太陽輻射強(qiáng)烈，但是室內(nèi)空氣溫度與黑球溫度相差不大，始終保持在0.5℃以內(nèi)，所以該固定遮陽可以在中午時分實(shí)現(xiàn)有效遮陽，避免室內(nèi)環(huán)境受太陽直射的影響。同時在下午每隔1 h用熱成像儀對窗戶拍照，其表面的熱成像結(jié)果如圖8所示。

由圖8可見，位于測試樣板房內(nèi)的客餐廳基本沒有直射光線進(jìn)入，但是由于太陽輻射在窗戶表面的熱量堆積，使得玻璃、尤其是窗框的內(nèi)表面溫度在下午逐漸升高，達(dá)到38℃左右。所以建筑中窗戶本身的隔熱性能也會影響夏季室內(nèi)負(fù)荷，隔熱性能越好，熱量傳遞到室內(nèi)表面的時間也會越長，可以延緩負(fù)荷峰值。

3.3 西面陽臺遮陽屏效果分析

西面陽臺設(shè)置有2面遮陽屏，拉下其中的一面作為實(shí)驗(yàn)組，另一面保持開放作為對照組，測試空氣溫度、黑球溫度隨時間的變化，同時監(jiān)測屋頂氣象站的空氣溫度和太陽輻射，結(jié)果如圖9所示。

對上述結(jié)果進(jìn)行處理，將對照組無遮陽屏處的黑球溫度與空氣溫度的差值和實(shí)驗(yàn)組有遮陽屏處的黑球溫度與空氣溫度差值與室外太陽輻射強(qiáng)度的變化進(jìn)行對比，結(jié)果如圖10所示。

由圖10可見，下午太陽輻射有較大波動，整體隨著時間推移輻射強(qiáng)度慢慢減弱，但是有遮陽屏的實(shí)驗(yàn)組黑球溫度與空氣溫度差值基本不受室外太陽輻射的影響，整體保持在4℃左右。沒有遮陽的對照組黑球溫度與空氣溫度差值受太陽輻射影響波動較大，最大達(dá)到11℃，最小4℃，且整體上對照組的溫度差值平均數(shù)比實(shí)驗(yàn)組的溫度差值平均數(shù)高約2.5℃。說明遮陽屏可以在半室外空間提供有效遮陽，減少由太陽輻射帶來的體感溫度驟升。

對比測試了不同時間點(diǎn)透過遮陽屏與無遮陽屏處的太陽輻射強(qiáng)度，并計(jì)算了當(dāng)時的太陽高度角，結(jié)果如表2所示。

表2 西面陽臺有無遮陽屏處太陽輻射強(qiáng)度對比

由表2可見，遮陽屏的太陽得熱系數(shù)（R有/R無垂直方向）始終保持在0.30以下，即遮陽屏可以阻擋掉70%以上的太陽輻射，有效減少了該區(qū)域的太陽輻射得熱。同時，對于立面遮陽來說，太陽高度角越高，其遮陽效果越好，太陽高度角較低時，雖然遮陽效果相對減弱，但是太陽輻射強(qiáng)度本身也在減弱。所以，正是因?yàn)檎陉柶恋挠行д陉柺沟脤?shí)驗(yàn)組的黑球溫度比對照組黑球溫度低近10℃，避免了陽光暴曬引起的體感不適。

4 遮陽效果評估

項(xiàng)目交付半年后，在現(xiàn)場進(jìn)行了遮陽措施使用評價(jià)的問卷調(diào)研，共14位住戶填寫了問卷，根據(jù)問卷結(jié)果，對上述幾種遮陽措施的后評估進(jìn)行了相關(guān)整理。住戶對4種遮陽措施的總體評價(jià)的平均分值以及最希望持續(xù)擁有的遮陽措施各項(xiàng)選擇比例如表3所示。

表3 不同遮陽措施的評價(jià)分值及認(rèn)同比例

由表3可見，主臥遮陽卷簾整體上獲得了較高的認(rèn)同感，相對來說綠化遮陽對于條件、環(huán)境的要求較高，需要一些養(yǎng)護(hù)工作，業(yè)主的評價(jià)分歧較大，固定遮陽板與活動遮陽屏的認(rèn)同感相差不多。

對于活動遮陽措施的使用頻率調(diào)研結(jié)果如表4所示。

表4 活動遮陽措施的使用頻率調(diào)研結(jié)果

由表4可見，主臥遮陽卷簾整體的使用頻率較高，與業(yè)主的生活場景更為相關(guān)，多數(shù)人會在晚上使用遮陽卷簾。相對來說陽臺遮陽屏的使用頻率較低，主要與大家的使用習(xí)慣有關(guān)，當(dāng)天氣較為炎熱時，大部分人不會選擇長時間停留在室外陽臺處。前期設(shè)想的遮陽屏使用場景是在初夏或者初秋時，空氣溫度尚可，只需要遮陽便能滿足適宜體感舒適度，可以在陽臺進(jìn)行打牌、下午茶等活動。在回訪中也有業(yè)主對遮陽屏贊賞有加，認(rèn)為在夏季下午拉下遮陽屏可以明顯感覺客廳的溫度有所降低。值得關(guān)注的一點(diǎn)是，無論是哪一種遮陽方式，100%的住戶均認(rèn)為目前的遮陽方式對他們生活質(zhì)量有所改善。

5 結(jié)語

（1）垂直綠化遮陽可以實(shí)現(xiàn)一定的遮陽效果，在陽光直射較強(qiáng)的炎熱環(huán)境下，可以降低環(huán)境空氣溫度3℃左右，降低黑球溫度6℃左右，同時可以提高環(huán)境的相對濕度，對人體舒適度有較大改善。

（2）固定遮陽板在南向夏季有較好的遮陽效果，即便是8月中旬，中午依舊可以實(shí)現(xiàn)近90%的直射光遮蔽，且造型簡單、后期無需維護(hù)。

（3）活動遮陽屏可以有效減少70%以上的立面太陽輻射，與無遮陽區(qū)域相比，在夏季太陽輻射較強(qiáng)的時間段內(nèi)可以降低環(huán)境空氣溫度5℃左右，黑球溫度的差值隨著太陽輻射強(qiáng)度的變化而變化，最大可達(dá)10℃，可以明顯改善半室外空間的人體舒適度。

（4）綠化遮陽對于太陽輻射的遮陽效果相較于遮陽屏波動較大，均勻度較差。

（5）活動式遮陽的使用頻率較高，分別有近60%和85%的業(yè)主表示經(jīng)常使用陽臺遮陽屏和主臥遮陽屏。

（6）整體上業(yè)主從使用者的角度來看對金屬遮陽卷簾的評價(jià)和認(rèn)可度最高，其次為活動遮陽屏、固定遮陽板，綠化遮陽的認(rèn)可度較低。其中一個原因是本項(xiàng)目的綠化遮陽是由業(yè)主自主打理，需要業(yè)主投入的維護(hù)成本較高，且擠占了部分公區(qū)使用空間。建議在以后的項(xiàng)目中綠化遮陽要在前期與建筑設(shè)計(jì)更好地結(jié)合，處理好噴灌接口等細(xì)節(jié)，同時在后期運(yùn)營中要委托物業(yè)來統(tǒng)一管理才能保證綠化遮陽達(dá)到預(yù)期效果。

（7）100%的業(yè)主認(rèn)為目前的遮陽方式對他們的生活質(zhì)量有所改善，說明上述4種類型的遮陽措施或者產(chǎn)品是有實(shí)際的需求和價(jià)值的。