对建筑节能设计中的遮阳设计分析

改革开放以来，我国的经济得到了很大的发展，然而随着经济的发展我国的能源消耗也不断加剧，能源供需越来越不平衡，据统计，建筑能耗在我国总能耗的比例大概是30%左右，可见对建筑采取节能设计具有非常重要的意义。建筑的节能设计包含很多方面，比如建筑的外墙外保温的节能设计、电气的节能设计、暖通空调的节能设计等等，其均对建筑节能具有非常重要的作用。本文以下内容将对建筑节能设计中的遮阳设计进行简要的分析，仅供参考。

2、遮阳设计的作用

我国北方地处典型的大陆性气候带，冬季采暖和夏季制冷的高能耗以及相应的建筑及设备的高成本，要求建筑本身应该对气候的变化作出反应，通过建筑外界面实现建筑的应变能力。现代的建筑物，尤其是大型办公建筑，为了最大限度的利用太阳光来改善室内环境，往往会使用大面积的窗户甚至是玻璃幕墙。美国研究人员分别对通过墙体与玻璃进入室内的太阳辐射量进行对比结果显示，通过玻璃进入室内的太阳辐射量是墙体的30倍以上。而如果采取一定的遮阳措施，热量通过将明显减少，大约只占原通过量的1/3左右，可见适当的遮阳设计对减少太阳辐射是十分有效的。同时遮阳板可以避免阳光直射，产生眩光和房间局部过热，改善室内光环境质量。根据作者多年的实践经验，认为建筑节能设计中的遮阳设计的作用主要有如下几个方面：第一，遮阳对房间通风的影响。遮阳设施对房间通风有一定的阻挡作用，在开启窗通风的情况下，室内的风速会减弱22-47%，具体视遮阳设施的构造情况而定。而对玻璃表面上升的热空气有阻挡作用，不利散热，因此在遮阳的构造设计时应加以注意。第二，遮阳对建筑外观的作用。一般人都认为玻璃幕墙设计只能平板化，无法设计外遮阳等遮阳设施，但是由国外的许多案例我们可以发现金属玻璃幕墙能以轻巧的金属板设计成优美的遮阳形式并成为建筑造型有趣的一部份。遮阳系统在玻璃幕墙外观的玻璃墙体上形成光影效果，体现出现代建筑艺术美学效果。第三，遮阳对太阳辐射的作用。外围护结构的保温隔热性能受许多因素的影响，其中影响最大的指标就是遮阳系数。一般来说，遮阳系数受到材料本身特性和环境的控制。遮阳系数就是透过有遮阳措施的围护结构和没有遮阳措施的围护结构的太阳辐射热量的比值。遮阳系数愈小，透过外围护结构的太阳辐射热量愈小，防热效果愈好。在广州地区进行实测得到的各主要朝向平台的遮阳系数分别为：西向17%，南向45%，北向60%。由此可见，遮阳对遮挡太阳辐射热的效果是相当大的，玻璃幕墙建筑设置遮阳措施更是效果明显。第四，遮阳对室内温度作用。遮阳防止室内温度上升有明显作用，经统计发现，在闭窗的情况下，有、无遮阳，室温最大差值达2℃,平均差值1.4℃。而且有遮阳时，房间温度波幅值较小，室温出现最大值的时间延迟，室内温度场均匀。因此，遮阳对空调房间可减少冷负荷，所以对空调建筑来说，遮阳更是节约电能的主要措施之一。第五，遮阳对采光的作用。从天然采光的观点来看，遮阳措施会阻挡直射阳光，防止眩光，使室内照度分布比较均匀，有助于视觉的正常工作。对周围环境来说，遮阳可分散玻璃幕墙的玻璃(尤其是镀膜玻璃)的反射光，避免了大面积玻璃反光造成光污染。但是，由于遮阳措施有挡光作用，从而会降低室内照度，在阴雨天更为不利。因此，在遮阳系统设计时要有充分的考虑，尽量满足室内天然采光的要求。

3、建筑节能设计中的遮阳设计

根据作者多年的实践经验，认为建筑节能设计中的遮阳设计应把握好如下几个方面：第一，遮阳设计的类型。①遮阳板形式分类：水平遮阳、垂直遮阳、综合式遮阳、挡板式遮阳。选择何种形式的遮阳需根据地区气候特点、太阳高度角、纬度、遮阳日期、遮阳时间以及朝向不同来综合考虑。因此，可调式遮阳板是最适用、最有效的遮阳设施。②高效智能遮阳分类：户外可调铝合金百叶帘、可伸缩外遮阳蓬、户外卷闸百叶帘、室外透景遮阳织物、太阳能驱动风光感应帘、户外24V安全性遮阳帘等。③按窗口系统遮阳形式分类：窗内遮阳系统(纤维质、席帘、布帘)、窗体自身遮阳系统(各种镀膜玻璃)、窗外遮阳系统(分为绿化遮阳、简易活动遮阳和建筑构件遮阳)。使用哪种遮阳设施，需根据建筑物性质、设计风格和日照规律等进行科学的选择。第二，利用绿化进行遮阳设计。对于低层建筑来说,绿化遮阳是一种既有效又经济美观的遮阳措施。绿化遮阳可以通过在窗外一定距离种树,也可以通过在窗外或阳台上种植攀援植物实现对墙面的遮阳,还有屋顶花园等形式。落叶树木可以在夏季提供遮阳,常青树可以整年提供遮阳。植物还能通过蒸发周围的空气降低地面的反射。常青的灌木和草坪也能很好地降低地面反射和建筑反射。①屋面绿化遮阳，屋顶花园,隔热效果是显著的,对于第五立面的美化也是有益的。②墙面绿化遮阳，一般选择爬腾植物如爬山虎、牵牛花、爆竹花等爬墙生长。必要的时候可以搭架拉绳,以辅助其生长。③建筑周围植树，在建筑周边一定距离种树,可以对低层的户型提供有效的窗口与墙面遮阳。一般适宜选用高大、树枝伸展较宽、夏天茂盛、冬天落叶的乔木。当利用植物进行窗口遮阳的时候,应当注意不能影响自然通风与采光。在夏季主导风的方向上,不应种植太密的树木,比如大灌木和乔木,以免降低风速甚至改变风向,造成自然通风受阻。此外,茂密的树叶也不宜靠窗口太近,以免遮挡自然光线的进入。第三，窗口遮阳设计。①综合式遮阳，综合式遮阳能够有效地遮挡高度角中等的、从窗前斜射下来的阳光,遮阳效果比较均匀。故它主要适用于东南或西南向附近的窗口。②挡板式遮阳，这种形式的遮阳能够有效地遮挡高度角较小的、正射窗口的阳光、故它主要适用于东西向附近的窗口。③水平式遮阳，这种遮阳形式能够有效地遮挡高度角较大的、从窗口上方投射下来的阳光。故它适用于接近南向的窗口,低纬度地区的北向附近的窗口。④垂直式遮阳，垂直式遮阳能够有效地遮挡高度角较小的、从窗侧斜射过来的阳光。但对于高度角较大的、从窗口上方投射下来的阳光,或接近日出、日没时平射窗口的阳光,它不起遮挡作用。故垂直式遮阳主要适用于东北、北和西北向附近的窗口。在设计遮阳时,应根据建筑所在地区的气候条件、建筑的朝向、房间的使用功能等因素,综合进行遮阳设计,可以通过永久性的建筑构件,如:外檐廊、阳台、外挑遮阳板等,制作永久性遮阳设施。第四，专门设置遮阳设施。①玻璃自遮阳，玻璃自遮阳利用窗户玻璃自身的遮阳性能,阻断部分阳光进入室内。玻璃自身的遮阳性能对节能的影响很大,应该选择遮阳系数小的玻璃。遮阳性能好的玻璃常见的有吸热玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃。②窗口中置式遮阳。中置式遮阳的遮阳设施通常位于双层玻璃的中间,和窗框及玻璃组合成为整扇窗户,有着较强的整体性,一般是由工厂一体生产成型的。③活动窗口外遮阳，固定遮阳不可避免地会带来与采光、自然通风、冬季采暖、视野等方面的矛盾。活动遮阳可以根据使用者根据环境变化和个人喜好,自由地控制遮阳系统的工作状况，可以采用遮阳卷帘、活动百叶遮阳、遮阳篷、遮阳纱幕等形式。④窗口内遮阳，内遮阳的形式有:百叶窗帘、垂直窗帘、卷帘等。材料则多种多样,有布料、塑料、金属、竹、木等等。内遮阳也有不足的地方。当采用内遮阳的时候,太阳辐射穿过玻璃,使内遮阳帘自身受热升温。这部分热量实际上已经进入室内,有很大一部分将通过对流和辐射的方式,使室内的温度升高。这几种玻璃的遮阳系数低,具有良好的遮阳效果。值得注意的是,前两种玻璃对采光有不同程度的影响,而低辐射玻璃的透光性能良好。

4、结语

建筑遮阳设计应贯穿在规划和建筑方案、施工图设计、建筑施工和日常运行维护的的整个过程中，应综合考虑建筑所处地域的纬度和气候特点，太阳能利用的不同类型和技术要求，利用的不同类型和技术要求，建筑造型、平面功能与遮阳部位、构造节点等因素，做到既符合建筑造型和使用功能要求，又满足高质量的室内健康环境需求。

【参考文献】

[1]《建筑节能设计》罗伯特.贡萨洛等，中国建筑工业出版社

[2] 《外窗及遮阳系统方案设计》王智超等，中国建筑工业出版社

[3] 《建筑节能工程设计》李继业等，化学工业出版社