曹 穩(wěn)，王 輝，馬雪童，馬 輝

（1.安徽科技學(xué)院建筑學(xué)院，安徽 蚌埠 233100；2.蚌埠市建筑設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，安徽 蚌埠 233100）

0 引言

目前我國建筑行業(yè)仍處于發(fā)展階段[1]，在建筑發(fā)展的過程中，建筑全生命周期所產(chǎn)生的能耗對(duì)環(huán)境污染存在很大問題。因此，很多建筑學(xué)家對(duì)綠色建筑[2]開展里研究，為綠色環(huán)保做出貢獻(xiàn)。近些年來，近零能耗[3]建筑也是熱點(diǎn)之一。從天友零舍開始人們?cè)谧非蠼ㄖ孢m的同時(shí)也更加得注重綠色建筑了。建筑遮陽也是綠色建筑中節(jié)能方式之一。

建筑外遮陽主要是利用物理原理進(jìn)行隔熱，阻礙太陽輻射熱與光線進(jìn)入室內(nèi)。熱量的傳遞方式大致分為3大類，分別是熱輻射、熱對(duì)流與熱傳導(dǎo)[4]。通過改變不同外遮陽類型可以影響室內(nèi)物理環(huán)境的變化，同時(shí)使室內(nèi)環(huán)境達(dá)到最佳舒適度，減少被動(dòng)能源的消耗[5]，達(dá)到節(jié)能減排的效果[6]。熱輻射是太陽輻射的主要能量傳遞形式，且大致分為三種波段：可見光、紅外線以及紫外線[7]，其中紫外線熱量占比最小僅有3%，其次為可見光熱量占比44%，紅外線則為53%。建筑材料的制造、建筑建造時(shí)的施工消耗與建筑物在使用全過程中的所有能耗，三者統(tǒng)稱為建筑能耗。建筑耗能的主要耗能部分是建筑在運(yùn)作過程中消耗的能源，是我們?cè)谌粘Ｉ钪械哪茉聪模诖酥锌照{(diào)的能耗便占比一半，而空調(diào)提供的能源一半是通過門窗洞口進(jìn)行流失，因此對(duì)建筑門窗洞口進(jìn)行遮陽處理的意義十分巨大。建筑外遮陽設(shè)施通過遮擋陽光減少進(jìn)入室內(nèi)的熱量，不僅僅與建筑外遮陽的形式有關(guān)，還和遮陽設(shè)施的材料、施工地點(diǎn)等各種因素之間也存在著非常緊密的關(guān)聯(lián)。外窗綜合遮陽系數(shù)是指在太陽光照時(shí)段內(nèi)，透進(jìn)有遮陽窗的陽光輻照度，和透進(jìn)沒有遮陽窗的陽光輻照度之間的比率。外窗綜合遮陽系數(shù)可作為各類遮陽裝置遮陽效果的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)。遮陽系數(shù)越小，表明通過玻璃窗的太陽輻射能量愈小，防熱作用就越好[8]。由外窗遮陽對(duì)建筑能耗的影響模擬可知，當(dāng)外遮陽系數(shù)由90%降低到30%時(shí)，該建筑主動(dòng)能耗可以下降30%左右，大大提升了被動(dòng)能耗的利用。由此可知，在夏季室內(nèi)炎熱的主要因素是由于通過窗口的太陽輻射熱若造成，因此阻礙太陽輻射熱進(jìn)入窗口也是降低室內(nèi)溫度對(duì)室內(nèi)溫度的改善起到很大作用（圖1），從而降低空調(diào)能耗實(shí)現(xiàn)綠色建筑。在夏熱地區(qū)，利用建筑外遮陽對(duì)降低建筑能耗，提高室內(nèi)居住舒適性有顯著的效果。

圖1 外遮陽阻擋熱量方式

1 外遮陽類型

外遮陽可以阻礙外界太陽輻射與紫外線進(jìn)入室內(nèi)并一直保持室內(nèi)較為舒適穩(wěn)定的溫度。建筑外遮陽板的4種基本形式，外遮陽板是按其位置與造型以及遮陽效果來進(jìn)行區(qū)分，可分為水平方向遮陽、垂直方向遮陽、綜合形式遮陽、擋板形式遮陽這4大類型（圖2），以及現(xiàn)代化的產(chǎn)物，即智能化外遮陽。

圖2 建筑外遮陽基本形式

1.1 建筑外遮陽常見類型

水平式遮陽?？梢杂行У牡謸醺叱稣丈涑龅年柟?，從窗口上方向下照射的高度角較大的陽光類型。因此使得水平形式的外遮陽更適合南向遮陽以及海拔較低地區(qū)的北向遮陽，以便形成理想的陰影區(qū)域；垂直式遮陽?？梢杂行У謸?、高度角較小與側(cè)面光照，卻無法抵擋高度角較大以及日出與日落時(shí)的光照。故垂直式遮陽相對(duì)于水平式外遮陽更加適合包括東北以及西北方向的北向遮陽；綜合式遮陽（柵格式遮陽）。綜合式外遮陽是水平式外遮陽和垂直式外遮陽的綜合運(yùn)用，它結(jié)合了兩種外遮陽方式的優(yōu)點(diǎn)，可以有效抵擋角度較高或中以及從窗前斜射下的光照。因此綜合式遮陽主要應(yīng)用于東南以及西南側(cè)窗口，但是由于構(gòu)建密度較大，在一定程度上影響阻礙通風(fēng)和視線；擋板式遮陽?？捎行У謸醺叨容^小以及正射入窗口的光照。因此擋板式遮陽主要應(yīng)用于東西向窗口，同綜合式外遮陽（柵格式外遮陽）一樣對(duì)室內(nèi)的采光和通風(fēng)有著一定的阻礙影響，且若擋板式外遮陽圍護(hù)構(gòu)件離采光口過近時(shí)，構(gòu)件吸熱會(huì)對(duì)室內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響；智能化遮陽。是通過電子設(shè)備與外遮陽相結(jié)合達(dá)到可以人為操控來進(jìn)行遮陽的類型。目前各大城市主要流行的便是遮陽百葉與電機(jī)相融合的類型。同樣光伏桿件與遮陽相組合的類型在我國存在，但由于技術(shù)不夠成熟尚未全面普及。盡管在標(biāo)準(zhǔn)[9-10]中建筑外遮陽設(shè)計(jì)已被列入，但并沒有對(duì)其實(shí)施強(qiáng)制性規(guī)定。

1.2 外遮陽的特點(diǎn)

固定式遮陽主要存在以下特點(diǎn)，夏季來臨之時(shí)，太陽處于較高位置在南向窗戶上增加水平遮陽可以很有的抵擋陽光的照射。由于早晨和下午太陽的高度角較小，所以東向及西向窗戶的遮陽有一定困難。最好的解決方法是盡可能地避免開設(shè)東向，尤其是西向的窗戶?；顒?dòng)遮陽裝置，盡管效果不錯(cuò)，仍然會(huì)在一天的某些時(shí)段限制了視野。固定式遮陽方式簡單造型單一，施工方便有著構(gòu)造簡單造價(jià)低維修少等特點(diǎn)。但在一些方面上也存在一些短板?；顒?dòng)式外遮陽相對(duì)于固定式可以更加靈活，而且可以應(yīng)對(duì)天氣而做出相應(yīng)地變化?；顒?dòng)式的外遮陽靈活在于，每年僅需進(jìn)行兩次調(diào)節(jié)便可以滿足綠色節(jié)能的需求?；顒?dòng)式遮陽可以更加靈活高效的進(jìn)行節(jié)能工作，在需要的時(shí)候可以自動(dòng)或人為手動(dòng)的開啟進(jìn)行遮陽避暑工作，創(chuàng)造蔭涼的灰空間。當(dāng)然在需要陽光的時(shí)候也可以自動(dòng)或人為手動(dòng)關(guān)閉進(jìn)行采暖，以達(dá)到取暖保溫的效果?；顒?dòng)式建筑外遮陽由于它既可以調(diào)節(jié)角度，又能調(diào)節(jié)升降高度的特點(diǎn)，大多應(yīng)用于住宅或?qū)懽謽堑阮愋偷墓步ㄖ?/p>

2 外遮陽對(duì)室內(nèi)物理環(huán)境的影響

當(dāng)今對(duì)外遮陽的研究課題主要分為兩大類，分別是外遮陽對(duì)室內(nèi)物理環(huán)境的影響及外遮陽對(duì)建筑外立面造型的影響。其中對(duì)建筑外立面的影響便是對(duì)建筑美觀的影響，同時(shí)隨著人們審美的提升，人們對(duì)建筑外形的要求也是增加，優(yōu)秀的建筑外遮陽不僅在室內(nèi)熱環(huán)境中能夠起的非凡效果，還有一部分便是建筑外遮陽的立面效果，通過外遮陽讓建筑變得更加美觀，為建筑外立面帶來創(chuàng)意與豐富的藝術(shù)效果。建筑外遮陽融入建筑之中，在功能齊全的情況下使得建筑更加美觀，更加藝術(shù)化。隨著人們審美的不斷變，建筑外遮陽的造型多變豐富以及容易塑形等方面因素也為其增加優(yōu)勢。而外遮陽對(duì)室內(nèi)物理環(huán)境的影響研究更加深入，也通過外遮陽對(duì)室內(nèi)物理環(huán)境的影像進(jìn)行綠色分析。在改變了外遮陽類型、材質(zhì)等方面后對(duì)室內(nèi)通風(fēng)、采光、熱舒適也產(chǎn)生著影響。

2.1 建筑外遮陽影響采光

建筑外遮陽用于遮擋陽光從而使室內(nèi)環(huán)境更加接近于人體所舒適的環(huán)境，但這種遮擋是不可控制的，而且建筑外遮陽與室內(nèi)接受外界天然采光存在著一定的矛盾。建筑遮陽具有擋光的作用，可降低室內(nèi)天然光度，這種方式在陰天會(huì)使室內(nèi)潮濕陰冷，不利于人體環(huán)境。一般會(huì)使室內(nèi)照度降低約50%~75%，外遮陽設(shè)施有可能對(duì)視線造成遮擋，尺寸越小的遮陽設(shè)施對(duì)視線產(chǎn)生的遮擋效應(yīng)越大，但同時(shí)其遮陽效果越好，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮遮陽與視線遮擋、存在的矛盾，需要根據(jù)不同地區(qū)需求設(shè)計(jì)不同外遮陽使得利益最大化。

活動(dòng)式外遮陽在采光方面更加高效。在夏季可以這樣避暑，抵擋一定陽光進(jìn)入室內(nèi)，避免室內(nèi)溫度太高，減少被動(dòng)能源的消耗，從而使得室內(nèi)環(huán)境更加舒適建筑更加節(jié)能；在冬季，可以通過主動(dòng)收起或關(guān)閉活動(dòng)式遮陽來避免對(duì)陽光照射的影響，使其可以直接照射進(jìn)入室內(nèi)，來保證室內(nèi)被動(dòng)采暖，達(dá)到減少內(nèi)耗環(huán)保的目的。

2.2 外遮陽影響通風(fēng)

通過安裝建筑外遮陽可以阻礙自然通風(fēng)，同時(shí)不同類型的外遮陽可以改變風(fēng)向使風(fēng)向不同區(qū)域吹去也起著一定的引導(dǎo)性作用。通過對(duì)風(fēng)的引導(dǎo)可以用于凈化室內(nèi)空氣保存通風(fēng)透氣，同時(shí)也可以做到阻礙空氣的進(jìn)入使室內(nèi)保存舒適感。在不同地區(qū)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)安裝可以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

建筑外維護(hù)結(jié)構(gòu)遮陽會(huì)使外界對(duì)室內(nèi)的室內(nèi)通風(fēng)速率降低20%~45%，在選用不恰當(dāng)?shù)幕顒?dòng)式建筑遮陽設(shè)施或設(shè)置不當(dāng)時(shí)，對(duì)正常的通風(fēng)對(duì)流有阻礙作用，會(huì)大大降低自然通風(fēng)效果，從而使外遮陽產(chǎn)生一些負(fù)面影響，甚至阻礙室外風(fēng)進(jìn)入室內(nèi)，嚴(yán)重阻斷室內(nèi)自然通風(fēng)，使得室內(nèi)空氣死循環(huán)。設(shè)置不當(dāng)也會(huì)改變自然通風(fēng)的流向。有時(shí)會(huì)使下層住戶所排出的廢氣導(dǎo)入室內(nèi)，造成室內(nèi)空氣品質(zhì)惡化。

2.3 建筑外遮陽影響熱舒適

建筑外遮陽設(shè)施主要從物理方面影響著室內(nèi)熱舒適，在炎熱的夏天和寒冷的冬天，傳統(tǒng)居民習(xí)慣為夏天遮陽與過渡季節(jié)自然通風(fēng)，冬天采用被動(dòng)式取暖，這種生活方式對(duì)于環(huán)境壓力會(huì)造成很大壓力，因此綠色建筑也成為行業(yè)主流。在炎熱的夏季，建筑外遮陽通過物理遮擋將部分太陽輻射阻擋在屋外，降低了屋內(nèi)溫度使人們即使不開空調(diào)也可以十分涼爽，大大減少了被動(dòng)能源的消耗。在春季和秋季這種過度季節(jié)，建筑外遮陽能通過控制調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射以及自然通風(fēng)，從而可以使室內(nèi)的熱舒適度能維持在較為合適的水平，可以減少空調(diào)的使用。這樣的建筑外遮陽可以算是有效的建筑外遮陽。在寒冷的冬季，建筑外遮陽可以通過主動(dòng)或被動(dòng)人為收放避免阻礙陽光進(jìn)入室內(nèi)，室內(nèi)溫度升高，讓室溫更加接近人體舒適溫度，同樣減少被動(dòng)能源消耗，達(dá)成節(jié)能減排目的。

3 結(jié)語

建筑外遮陽具有綠色環(huán)保、美化建筑等優(yōu)點(diǎn)。合理安裝建筑外遮陽可以降低建筑能耗，并且提高舒適度讓人生活在自然中，生活得更加舒適更加愜意。在滿足使用者需求的前提下，為保證其在建筑物內(nèi)更加高效、舒適，可以通過改變外遮陽類型、安裝位置等因素改變室內(nèi)環(huán)境從而使其達(dá)到這種目的。建筑外遮陽既能夠滿足較低的能源消耗，又能夠在一定程度上提高室內(nèi)的光環(huán)境舒適度以及對(duì)外窗通透程度，滿足使用者的需求，保證其能在舒適的環(huán)境下提高工作和學(xué)習(xí)的效率，從而增加空間本身的價(jià)值，并且防止建筑交付使用后會(huì)因不適宜而進(jìn)行改造措施，這樣可以保證建筑長久且有效地被使用。

建筑外遮陽還存在一定的缺陷，如缺乏政府職能部門對(duì)遮陽設(shè)施安裝的指導(dǎo)措施，普通百姓由于缺乏對(duì)建筑物理知識(shí)的認(rèn)識(shí)，所以導(dǎo)致安裝的遮陽設(shè)施達(dá)不到預(yù)期的效果。例如在他們建筑的北向窗戶上方安裝水平外遮陽，而實(shí)際夏季太陽照射到北向立面時(shí)，太陽高度角已經(jīng)很低了，水平外遮陽已經(jīng)失去了效果。建筑外遮陽材料與構(gòu)造措施使用單一，造型呆板，缺乏層次感與尺寸感，破壞了建筑外立面的整體效果，大大降低了建筑的藝術(shù)性，很少有技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合的精品。希望這些問題在建筑外遮陽的未來發(fā)展中可以得到有效改善。