乌鲁木齐东西朝向建筑夏季遮阳与防晒的实验研究

杜 永，王万江，赵 彦，王 磊，李婷婷，樊 辉

（新疆大学 建筑工程学院，新疆 乌鲁木齐830047）

1 引言

在现行的《民用建筑设计通则》中，乌鲁木齐市属于严寒B类（ⅦB）地区，该区域一般不考虑夏季防热（新疆的热工分区详见图1）。而乌鲁木齐的夏季，实际情况是太阳辐射量大、日照时间长。由于建筑设计的开始就很少考虑到夏季的遮阳防晒问题，导致在夏季东西朝向房间的温度较高，舒适性较差，使得空调使用次数多、耗电量大，造成了巨大的浪费。

图1 新疆热工分区

实验通过在乌鲁木齐市区的东西向房间进行实地测试，对温度数据整理、分析，证明乌鲁木齐东西向建筑夏季遮阳的必要性，并对比了几种常见的遮阳方式，其中，铝箔百叶窗降温效果最好。

2 实验方案设计

2.1 整体构思

实验采取控制变量法，即选取同一楼层、门窗位置相似的房间，通过对房间的朝向、遮阳的方式、通风情况等变量的改变，用温湿度自记仪记录其相对应温度值变化，最后通过分析比较并得出结论。

2.2 实验方案

实验在新疆大学北校区某实验楼的第5层，选取了东向房间2个及西向房间3个，每个房间内在其平面中心及靠近窗户处各放置一个温湿度自记仪，自记仪用支架固定在离地1.5m处，每隔0.5h记录一次实时温度，考虑到室内人的活动主要集中在靠近窗户一侧，分析用的温度取其平均值。实验的时间在2011年7月7日至8日，总体天气情况晴有微风。房间的分布及室内布点如图3所示。每天的具体实验情况见表1。实验共比对了无遮阳、铝箔百叶窗、窗帘、PVC百叶窗遮阳、综合式外遮阳等形式下的室内温度，见图2。

图2 不同的遮阳形式

表1 实验情况明细

图3 房间分布及实验布点

3 实验数据分析及结论

3.1 东西朝向建筑是否需要遮阳的实验

3.1.1 东向房间是否需要遮阳的实验

相同量：7月8日，天气晴朗；皆为东向，都开敞通风；取房间实际受到日光直接辐射的时间06：30～14：00的数值。

变量：1号房间，无遮阳措施；2号房间，采用铝箔百叶窗遮阳措施。

数据：见图4。

图4 东向房间遮阳必要性

分析：由数据可知，在其他条件相同的情况下，1号房间（无遮阳）室内平均温度31.39℃，最高可达35.41℃，而2号房间（铝箔百叶窗遮阳）平均温度29.45℃，最高为31.65℃。有铝箔百叶窗遮阳的房间，其室内温度要比无遮阳的房间平均低1.94℃，差值最大可达3.78℃。

结论：在乌鲁木齐地区的夏季，东向房间在有遮阳措施的情况下温度明显降低，因此东向房间的遮阳是很有必要的。

3.1.2 西向房间是否需要遮阳的实验

相同量：7月7日，天气晴朗；皆为西向，都封闭门窗；取房间实际受到日光直接辐射的时间13：30～22：00的数值。

变量：3号房间，无遮阳措施；5号房间，采用铝箔百叶窗遮阳措施。

数据：见图5。

图5 西向房间遮阳必要性

分析：由数据可知，在其他条件相同的情况下，3号房间（无遮阳）室内平均温度31.95℃，最高可达34.03℃，而5号房间（铝箔百叶窗遮阳）平均温度30.27℃，最高为31.31℃。有铝箔百叶窗遮阳的房间，其室内温度要比无遮阳的房间平均低1.68℃，差值最大可达2.78℃。

结论：在乌鲁木齐地区的夏季，西向房间在有遮阳措施的情况下温度明显降低，因此西向房间的遮阳是很有必要的。

3.2 在有必要进行遮阳的前提下，哪一种遮阳措施效果最好的实验

3.2.1 综合式外遮阳与铝箔百叶窗遮阳的效果比较

相同量：7月9日，天气晴，部分时间多云；皆为东向，都开敞通风；取房间实际受到日光直接辐射的时间10：30～14：00的数值。

变量：1号房间，采用综合式外遮阳措施；2号房间，

采用铝箔百叶窗遮阳措施。

数据：见图6。

图6 内外遮阳房间温度对比

分析：由数据可知，在其他条件相同的情况下，1号房间（综合式外遮阳）室内平均温度30.27℃，最高可达31.06℃，而2号房间（铝箔百叶窗遮阳）平均温度30.21℃，最高为31.41℃。有铝箔百叶窗遮阳的房间，其室内温度要比综合式外遮阳的房间平均低0.05℃，差值最大可达0.47℃。

结论：在乌鲁木齐地区的夏季，采用铝箔百叶窗的房间室内平均温度低于采用综合式外遮阳的房间室内平均温度，故铝箔百叶窗比综合式外遮阳有效。

3.2.2 窗帘遮阳与铝箔百叶窗遮阳的比较

相同量：7月7日，天气晴朗；皆为西向，都封闭门窗；取房间实际受到日光直接辐射的时间13：30～22：00的数值。

变量：4号房间，采用窗帘遮阳措施；5号房间，采用铝箔百叶窗遮阳措施。

数据：见图7。

图7 窗帘和铝箔百叶窗房间温度对比

分析：由数据可知，在其它条件相同的情况下，4号房间（窗帘遮阳）室内平均温度30.64℃，最高可达31.06℃，而5号房间（铝箔百叶窗遮阳）平均温度30.27℃，最高为31.31℃。有铝箔百叶窗遮阳的房间，其室内温度要比窗帘遮阳的房间平均低0.37℃，差值最大可达0.75℃。

结论：在乌鲁木齐地区的夏季，采用铝箔百叶窗的房间室内平均温度低于采用窗帘遮阳的房间室内平均温度，故铝箔百叶窗比窗帘遮阳有效。

3.2.3 PVC百叶窗遮阳与铝箔百叶窗遮阳的比较

相同量：7月9日，天气晴，部分时间多云；皆为西向，都封闭门窗；取房间实际受到日光直接辐射的时间13：30～18：00的数值。

变量：4号房间，采用PVC百叶窗遮阳措施；5号房间，采用铝箔百叶窗遮阳措施。

数据：见图8。

图8 PVC百叶窗与铝箔百叶窗房间温度对比

分析：由数据可知，在其它条件相同的情况下，4号房间（PVC百叶窗遮阳）室内平均温度32.9℃，最高可达36.66℃，而5号房间（铝箔百叶窗遮阳）平均温度32.71℃，最高为36.37℃。有铝箔百叶窗遮阳的房间，其室内温度要比窗帘遮阳的房间平均低0.19℃，差值最大可达1.28℃。

结论：在乌鲁木齐地区的夏季，采用铝箔百叶窗的房间室内平均温度低于采用PVC百叶窗遮阳的房间室内平均温度，故铝箔百叶窗比PVC百叶窗遮阳有效。

4 结语

在乌鲁木齐地区的夏季，东西向房间室内温度较高，热环境差，舒适性低，虽然现行的行业规范并未对乌鲁木齐市作夏季防热的规定，但在建筑设计上应该尽量避免东西朝向房间的出现。

对不可避免的东西向房间，应该注意夏季的遮阳，根据实验结果，遮阳可以有效降低室内的温度，例如通过在设计的阶段设置挡板等手法减少夏季室内的辐射量，而一些常见的遮阳措施也能起到一定的作用，在笔者测试的几种遮阳方式中，又以铝箔百叶窗更为有效。总而言之，通过此次试验，证明了乌鲁木齐东西向建筑夏季遮阳防热的重要性，建筑的设计者应当重视，为降低能耗、节约能源做出自己的贡献。