建築遮陽是建築節能的高境界設計工學論文

【摘要】隨着國家對節能建築的日益重視,建築節能設計已經成為了設計師必須考慮和重視的環節。本文着重從建築遮陽的意義、設計方法和與太陽能的整合設計等方面對建築遮陽設計進行介紹和分析。

【關鍵詞】建築節能;建築遮陽設計;太陽能

1.建築節能的意義與定義

建築使用過程中所消耗的能量,即通常所説的建築能耗,在社會總能耗中佔很大的比例。改革開放30年,創造了世界人類建築史上的奇蹟:1985-2004的20年間,全國竣工建築的面積達105.6億m2,約佔現有建築面積的1/4,預計到2020年還將新增建築面積300億m2。然而,目前中國既有建築中,95%以上是高能耗建築。1992年,建築能耗佔全社會能耗的15%,2000年為27.5%,2020年將會增加到40%,如果加上原材料的運輸和損耗等,建築能耗可能高達50%。反映了我國高速發展的建築和能源需求形勢。

2.建築遮陽的意義

目前,國家大力倡導綠色建築、節能建築,並且出台了多項具體的規範規程,對建築節能設計提出了很多具體的要求。遮陽設施能合理控制太陽光線進入室內,減少建築空調能耗和人工照明用電,改善室內光環境。採取有效的遮陽措施,降低外窗太陽輻射形成的建築空調負荷,是實現建築節能的最有效方法之一。一方面,遮陽通過阻擋陽光直射輻射和漫輻射的熱,控制熱量進入室內,降低室温、改善室內熱環境,使空調高峯負荷大大削減。另一方面,適量的陽光又使人感到舒適,有利於人體視覺功效的高效發揮和生理機能的正常運行,給人們愉悦的心理感受。

3.建築遮陽設計方法

遮陽的措施主要分為三類:(1)利用綠化的遮陽;(2)結合建築構件處理的窗口遮陽;(3)專門設置的遮陽設施。

3.1利用綠化的遮陽

對於低層建築來説,綠化遮陽是一種既有效又經濟美觀的遮陽措施。綠化遮陽可以通過在窗外一定距離種樹,也可以通過在窗外或陽台上種植攀援植物實現對牆面的遮陽,還有屋頂花園等形式。落葉樹木可以在夏季提供遮陽,常青樹可以整年提供遮陽。植物還能通過蒸發周圍的空氣降低地面的反射。常青的灌木和草坪也能很好地降低地面反射和建築反射。

3.1.1建築周圍植樹

在建築周邊一定距離種樹,可以對低層的户型提供有效的窗口與牆面遮陽。一般適宜選用高大、樹枝伸展較寬、夏天茂盛、冬天落葉的喬木。當利用植物進行窗口遮陽的時候,應當注意不能影響自然通風與採光。在夏季主導風的方向上,不應種植太密的樹木,比如大灌木和喬木,以免降低風速甚至改變風向,造成自然通風受阻。此外,茂密的樹葉也不宜靠窗口太近,以免遮擋自然光線的進入。

3.1.2屋面綠化遮陽

屋頂花園,隔熱效果是顯著的,對於第五立面的美化也是有意的。

3.1.3牆面綠化遮陽

綠化牆面遮陽,一般選擇爬騰植物如爬山虎、牽牛花、爆竹花等爬牆生長。必要的時候可以搭架拉繩,以輔助其生長。

3.2結合建築構件處理的窗口遮陽

遮陽的基本形式可分為四種:水平式、垂直式、綜合式和擋板式。

3.2.1水平式遮陽

這種遮陽形式能夠有效地遮擋高度角較大的、從窗口上方投射下來的陽光。故它適用於接近南向的'窗口,低緯度地區的北向附近的窗口。

3.2.2垂直式遮陽

垂直式遮陽能夠有效地遮擋高度角較小的、從窗側斜射過來的陽光。但對於高度角較大的、從窗口上方投射下來的陽光,或接近日出、日沒時平射窗口的陽光,它不起遮擋作用。故垂直式遮陽主要適用於東北、北河西北向附近的窗口。

3.2.3綜合式遮陽

綜合式遮陽能夠有效地遮擋高度角中等的、從窗前斜射下來的陽光,遮陽效果比較均勻。故它主要適用於東南或西南向附近的窗口。

3.2.4擋板式遮陽

這種形式的遮陽能夠有效地遮擋高度角較小的、正射窗口的陽光、故它主要適用於東西向附近的窗口。

在設計遮陽時,應根據建築所在地區的氣候條件、建築的朝向、房間的使用功能等因素,綜合進行遮陽設計,可以通過永久性的建築構件,如:外檐廊、陽台、外挑遮陽板等,製作永久性遮陽設施。

3.3專門設置的遮陽設施

3.3.1活動窗口外遮陽

固定遮陽不可避免的會帶來與採光、自然通風、冬季採暖、視野等方面的矛盾。活動遮陽可以根據使用者根據環境變化和個人喜歡,自由的控制遮陽系統的工作狀況。 形式:遮陽捲簾、活動百葉遮陽、遮陽篷、遮陽紗幕等。

(1)遮陽捲簾。窗外遮陽捲簾是一種有效的遮陽措施,適用於各個朝向的窗户。當捲簾完全放下的時候,能夠遮擋住幾乎所有的太陽輻射,這時候進入外窗的熱量只有捲簾吸收的太陽輻射能量向內傳遞的部分。這時候,如果採用導熱係數小的玻璃,則進入窗户的太陽熱量非常少。

(2)活動百葉遮陽。有升降式百葉簾和百葉護窗等形式。百葉簾既可以升降,也可以調節角度,在遮陽和採光,通風之間達到了平衡,因而在辦公樓宇及民用住宅上得到了很大的應用。根據材料的不同,分為鋁百葉簾、木百葉簾和塑料百葉簾。百葉護窗的功能類似於外捲簾,在構造上更為簡單,一般為推拉的形式或者外開的形式,在國外得到大量的應用。

(3)遮陽蓬。遮陽蓬比較常見,但質量和這樣效果一般,目前市場使用有些雜亂。

(4)遮陽紗幕。遮陽紗幕既能遮擋陽光輻射,又能根據材料選擇控制可見光的進入量,防止紫外線,並能避免眩 光的干擾,是一種適合於炎熱地區的外遮陽方式。紗幕的材料主要是玻璃纖維。具有耐火防腐,堅固耐久。

3.3.2窗口中置式遮陽

中置式遮陽的遮陽設施通常位於雙層玻璃的中間,和窗框及玻璃組合成為整扇窗户,有着較強的整體性,一般是由工廠一體生產成型的。

3.3.3窗口內遮陽

內遮陽的形式有:百葉窗簾、垂直窗簾、捲簾等。材料則多種多樣,有布料、塑料(PVC)、金屬、竹、木等等。 內遮陽也有不足的地方。當採用內遮陽的時候,太陽輻射穿過玻璃,使內遮陽簾自身受熱升温。這部分熱量實際上已經進入室內,有很大一部分將通過對流和輻射的方式,使室內的温度升高。

3.3.4玻璃自遮陽

玻璃自遮陽利用窗户玻璃自身的遮陽性能,阻斷部分陽光進入室內。玻璃直身的遮陽性能對節能的影響很大,應該選擇遮陽係數小的玻璃。遮陽性能好的玻璃常見的有吸熱玻璃、熱反射玻璃、低輻射玻璃。這幾種玻璃的遮陽係數低,具有良好的遮陽效果。值得注意的是,前兩種玻璃對採光有不同程度的影響,而低輻射玻璃的透光性能良好。

4.總結

建築遮陽設計應貫穿在規劃和建築方案、施工圖設計、建築施工和日常運行維護的的整個過程中,應綜合考慮建築所處地域的緯度和氣候特點,太陽能利用的不同類型和技術要求,利用的不同類型和技術要求,建築造型、平面功能與遮陽部位、構造節點等因素,做到既符合建築造型和使用功能要求,又滿足高質量的室內健康環境需求。

【參考文獻】

［１］北京土木建築學會主編.建築節能工程設計手冊.北京:經濟科學出版社,2005,7.

［２］彭小云,邰惠鑫.天然採光的生態方法.華中建築,2002,(5).