外遮阳卷帘在新建建筑中的优化设计

吕正飞 张朝晖

一、外遮阳的发展趋势

随着全球气候的变暖，世界各国对建筑节能的关注程度正日益增加。人们越来越认识到，节能建筑成为建筑发展的必然趋势。

2009年底哥本哈根联合国气候变化大会召开前夕，中国政府作出郑重承诺：中国到2020年将实现单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%至45%。减排目标与经济发展相结合是大势所趋。中国近期的目标主要是以拉动内需和实现 “十一五”节能减排的目标为重点；从长远看，则要把环保节能产业培育成新的支柱产业。毫无疑问，打造环保节能产业正是进一步推进节能减排的着力点，如此既能促进经济增长目标的实现，又将带动产业格局的变化，使得结构优化迈出实质性步伐。节能减排是2010年及今后各级政府的工作重点。

目前国内建筑采暖、通风、空调和照明总能耗占社会总能耗的27%，与气候条件接近的西欧和北美国家相比，我国住宅单位采暖要多消耗2至3倍的能源。随着国家 “十一五”建设资源节约型社会的推进和节能减排的深入，建筑节能受到空前重视。而建筑能耗中通过门窗损失的能耗占全部建筑能耗的40%~50%，因此门窗的选择对于节能至关重要。

门窗是建筑节能的关键部位，应用外遮阳卷帘可以减少阳光照射和辐射，起到隔热效果。

2008年9 月，江苏省建设厅发布文件，强调江苏省民用建筑应全面采用复合卷帘式等建筑遮阳技术，这既是环保节能的政策，也是外遮阳卷帘行业兴旺的良机。在欧洲，每年的市场容量为一千六百万套；在德国，每年的市场容量为五百万套；在中国，外遮阳卷帘窗普及的比例还不到2%，巨大的财富机遇在政策令的推动下跃然呈现，外遮阳卷帘行业呈现出前所未有的发展机遇。

随着国家节能措施的不断出台，拥有保温隔热性能的外遮阳卷帘产品已在民用建筑中广泛应用。国内许多大城市已开始在建筑中安装外遮阳卷帘。江苏地区：南京朗诗、天水滨江、银城西堤国际、弘瑞第七大道、扬州帝景蓝湾；山东地区：济南太阳树、济宁兴唐国翠等。

二、外遮阳卷帘型材的构成

1.外遮阳卷帘是优质铝合金带材经双层辊轧成型，采用精密的生产工艺及制造技术生产而成。表面经多层烤漆处理，具有优良的抗划伤性能，抗腐蚀、不腐朽、耐磨、抗敲打、抗撞击。中间填充不含碳氟化合物的聚氨酯环保绝热发泡材料，能够有效地消除噪音、保温隔热、提高型材的抗弯性、并可防止冷凝水的出现。

2.卷帘型材所选用的硬质聚氨酯 （PU）发泡具有优良性能：重量轻、绝热效果好、机械强度高、易成型、粘接性能好。一般发泡密度应≥40 kg/m3。

三、外遮阳卷帘优化设计

1.热工设计

（1） 帘片选择

帘片宜选用浅色铝制材料，因为同样遮阳设施中浅色铝制帘片太阳辐射热透率最低。依据是JGJ134-2001《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》：夏季透过窗户进入室内的太阳辐射热构成了空调负荷的主要部分，设置外遮阳是减少太阳辐射热进入室内的一个有效措施。冬季透过窗户进入室内的太阳辐射热可以减小采暖负荷，所以设置活动式外遮阳是比较合理的。常用遮阳设施的太阳辐射热透率 （%）见下表：

窗帘内遮阳 活动外遮阳外窗类型 浅色较紧密织物颜色紧密织物铝制百叶卷帘（浅色）金属或木制百叶卷帘（浅色）单层普通玻璃窗：3～6mm 45 35 9 12单框双层普通玻璃窗6+6mm 42 35 13 15

（2） 空气间层

最大限度获得保温效果，应将卷帘窗安装于玻璃窗的外部，同时要保证在玻璃窗和卷帘窗之间留有空气间层。依据GB50176-93《民用建筑热工设计规范》中空气间热阻值列表可知空气间层60mm以上时热阻值最大，保温性就最好。但由于受建筑结构墙体厚度限制，玻璃窗和墙体之间距离宜为60mm~100mm为最佳。

（3） 密封性

为了得到理想的保温效果，还应该注意结构的密封性。

——卷帘板闭合的密闭性 （帘片的钩型，下限位的调整保证帘片间的闭合）；

——卷帘板与卷帘罩壳接触部分的密闭性；

——导轨处的密闭性 （毛条密封条，根据特殊要求可采用双排四毛条结构，见图1）；

——导轨与墙体结合的紧密性 （密封胶将两者密封严实）；

——卷帘窗座条与窗台的密闭性； （座条密封条，见图2）；

——若采用暗装形式，卷帘收卷处作好保温，防止热桥部位散热。

图1 双排毛条导轨

图2 带密封条的座条

2.抗风性设计

帘片外表面有横纹设计和中间填充聚氨酯发泡增加了帘片的抗弯性。在低层建筑中1800㎜×1800㎜窗型完全满足风荷载设计要求。随着国家节能政策推出，外遮阳卷帘的广泛应用，高层建筑也开始大量安装外遮阳卷帘。以目前外遮阳卷帘安装较多的江苏南京地区33层处风荷载计算为例，高层的风荷载正压为1.62kPa（kN/m2），负压为-2.16kPa （kN/m2）。

风荷载计算公式： wk＝βgzμsμzw0

式中：wk——风荷载标准值 （kN/m2）；

βgz——高度z处的阵风系数；

μs——风荷载体型系数；

μz——风压高度变化系数；

w0——基本风压 （kN/m2）。

南京地区基本风压w0=0.40kN/m2；

离地面33层高度z（m）：99.0；

地面粗糙度类别:C类，指有密集建筑群的城市市区；

μz=1.69；

βgz=1.60；

当正风压时，若μs=1.5

wk＝βgzμsμzw0

=1.60×1.5×1.69×0.40

=1.62kN/m2

当负风压时，若μs=-2.0

wk＝βgzμsμzw0=-2.16kN/m2

=1.60× （-2.0） ×1.69×0.40

=-2.16

目前外遮阳卷帘市场上最流行的窗型帘片是SX42型，而其1800㎜×1800㎜窗型经国家建筑工程质量监督检验中心检测最大抗风压值为1KPa。由上计算可知普通方案风荷载根本不能满足高层处风压要求。在欧洲高层建筑很少用遮阳卷帘，抗风性无经验可借鉴，因此需要对卷帘窗结构抗风性进行设计，需要有防风措施。

防风型侧扣及防风型导轨就应运而生。防风侧扣材质采用尼龙6，防风侧扣顶端有凸起端头，防风导轨在其运行槽中加一开口型的侧扣防风槽；防风型侧扣与帘片间通过三个铆钉三角形分散开连接在一起，增加其连接强度；侧扣顶端的凸起端头在防风导轨防风腔中运行，当有风压作用在帘片上时，因侧扣凸起端头尺寸大于导轨防风槽开口处的间距尺寸，帘片不易从导轨内脱出，有效提高整体的抗风性。见图3通过试验分析该种结构已满足高层建筑的风荷载要求。

3.建筑结构设计

图3 外遮阳卷帘防风结构

（1）首先要与新建建筑物外形线条、颜色等风格相协调。要将外遮阳卷帘充分融入建筑物中，达到遮阳效果的同时也要起到锦上添花的作用。

（2）对于新建建筑墙体厚度适中来说，外遮阳卷帘的安装宜采用暗装结构形式。进行建筑结构安装节点设计时，暗装形式时要留够足够的安装空间，同时预留卷帘驱动用穿墙管道，并注意与土建工程的配合，还要预留卷帘检修口（见图4）。

图4 暗装形式

（3）不宜采用暗装的新建建筑可选用卷帘中装或外嵌装的安装方式。若外开玻璃窗应保证安装卷帘后不影响玻璃窗的开启（见图5、图6、图7、图 8）。

图5 中装形式1

4.驱动方式可靠性设计

外遮阳卷帘的驱动方式有皮带驱动，曲柄摇杆，管状电机可供选择。手动驱动装置的手动启闭力不应大于98N，管状电机应有过热保护、行程限位等功能。

图6 中装形式

图7

在正常使用条件下 （环境温度为-10℃～50℃、相对湿度不大于90%），以开启至关闭循环为一次，外遮阳卷帘反复启闭次数不应少于7000次（大约10年）。

图8 外嵌装

四、结束语

外遮阳卷帘以其诸多的优点带来了高的综合效益，得到了用户、社会、国家的充分肯定。作为一次性投入，终生享用的产品，需要对其优化设计，应满足热工设计、抗风结构设计、建筑设计等要求才能进行安装。