生态视角下的建筑遮阳系统初探

2015-11-03钟歆

建材与装饰 2015年32期

关键词：太阳辐射遮阳建筑物

钟歆

（广东省电信规划设计院有限公司）

生态视角下的建筑遮阳系统初探

钟歆

（广东省电信规划设计院有限公司）

建筑遮阳能够有效改变室内微气候，防止阳光直射进入室内，从而避免室内物品因局部温度过高而产生损害，也有利于实现建筑节能。现阶段，在建筑物能耗中，空调耗电和照明耗电比例较大，而如果采取遮阳措施，将有效减少空调及照明耗电量，从而有效实现节能减排。现阶段，由于我国对建筑物遮阳不够重视，没有采取科学的遮阳措施，因而不利于室内环境的改善，也不利于节能减排。为此，有必要对生态视角下建筑物遮阳系统进行初步探讨，希望能为同行提供一点参考。

生态视角；建筑；遮阳系统

近年来，我国大力提倡节能减排，研究发现，通过建筑遮阳能够有效减少能源损失，从而起到节能效果。然而，现阶段我国普遍缺乏关于建筑遮阳方面的文献资料，对遮阳系统的设计也不够专业化。为此，本文对建筑遮阳系统进行初步探讨，希望该项领域能具有更加广泛的应用。

1　建筑遮阳概述

建筑物不仅能为人们提供良好的居住环境，还有一个重要的作用就是遮阳，通过遮阳能够改变室内微气候，抵御自然界各种气候带来的不良影响[1]。每个处于自然环境条件下的建筑都会受到太阳辐射，太阳辐射对居住环境产生重要影响。太阳辐射通过电磁波形式向周围传递能量，而不同的电磁波长会引起不同热效应。在空气污染较为严重情况下，波长较长的光线透射能力相对较强，因而不利于居民的健康。因此，为有效防止太阳辐射造成的影响，应对建筑物采取遮阳措施。通过对建筑物遮阳，不但能够对室内热工环境进行改善，而且能够避免维护结构由于过度加热而产生的热负荷。此外，建筑遮阳还能有效避免炫光，防止日光直射，减少紫外线等对室内环境和物品造成的伤害。现阶段，由于我国日照辐射普遍较强，因而建筑遮阳技术在我国具有广阔的发展前景。然而，大多数城市都对此不够重视，因而现阶段在我国科学的进行建筑遮阳的例子较少。在国外，尤其是东南亚地区，建筑遮阳已经得到较为广泛的应用，据统计，在东南亚国家地区遮阳节能率可以占到建筑总节能率的10～24%。在欧洲地区，建筑节能的例子司空见惯。

2　建筑遮阳分类和措施

2.1建筑遮阳分类

2.1.1按照遮阳类型分类

按照遮阳类型，建筑遮阳分为构件遮阳、附加构件遮阳及植物遮阳三种类型[2]。其中，构件遮阳是指在遮阳的过程中利用专门遮阳构件，例如遮阳格栅、雨棚、遮阳棚架等。附加遮阳构件主要针对于已经竣工完成的建筑物，利用人工进行遮阳的自行安装，例如布料、纤维制品、竹子、塑料等。植物遮阳是指通过种植绿色植物，吸收大量的太阳辐射，从而起到遮阳目的。建筑遮阳基本形式如图1所示。

2.1.2按遮阳适应范围分类

按照遮阳适应范围进行分类，遮阳可以分为垂直式、水平式、综合式、百叶式和挡板式等五种类型。不同的遮阳类型适应不同的遮阳高度角和朝向。通常来说，水平式遮阳适用于较大遮挡高度角，应尽量选择靠近南向窗口进行布置。垂直式遮阳适用于较小遮挡高度角，应尽量选择在西北或东北区域墙面进行设置。综合式遮阳结合了垂直式和水平式的遮阳方法，因而遮阳效果较好。挡板式遮阳主要针对于平行直射阳光，在高度角较小情况下具有较好遮阳效果。百叶式遮阳种类繁多，适用范围较广，对于多数朝向建筑进行遮阳，都能起到良好效果。

2.1.3按遮阳相对于窗口位置

按照遮阳位置的不同，可以将遮阳分为外遮阳及内遮阳两种类型。在外遮阳进行设计的过程中，应从遮阳的方便性、房间私密性、房间清洁性等方面进行考虑。此外，外遮阳还应考虑天气状况带来的影响，在遮阳过程中，应尽量选择具有防水、耐腐蚀等性能的材料。在进行内遮阳过程中，也应正确选择遮阳材料、遮阳色彩等。目前来说，外遮阳效果要优于内遮阳。

2.2建筑遮阳的措施选择

2.2.1不同方位遮阳需求

通常来说，在不同方位太阳辐射强度不同，因而不同方位具有不同的遮阳需求，图2所示为某市全年太阳辐射分布图。

图1　建筑遮阳基本形式

图2　某市全年太阳辐射分布图

由图2可知，从全年来说，水平面相对受太阳辐射影响较大，尤其是在6、7月份的夏季高温时节，辐射强度达到高峰。对于南墙而言，尽管该市在夏季受太阳高度角的影响，辐射强度反而减少，但是南墙总体受到辐射强度也较大。在夏季，东西向的墙面也会受到较高的太阳辐射，甚至会强于南墙。相对来说，北墙受到的太阳辐射最小。由此可见，应重点加强对水平面的遮阳措施，其次是东西墙、南墙和北墙。

2.2.2不同方位遮阳选择

通过对不同方位的太阳辐射进行分析，并结合太阳的运行规律，从而使我们大致得出对不同方位遮阳应采取的措施。当然，由于我国纬度跨度较大，因而不同地区采取的遮阳措施略有不同，但对于我国大部分地区而言普遍适用。

对于南向来说，通常采用水平式固定遮阳，特别是在较为炎热的夏季，遮阳效果较好。通常来说，在高度角90°左右效果较好，且不会对通风和采光造成较大影响。对于东西向而言，挡板式遮阳最为合适，但在使用的过程中应慎重。由于屋顶受太阳辐射强度较高，因而应重视对屋顶采取相关的遮阳措施。在对屋顶进行遮阳时，应因地制宜，可以采用双层隔热屋顶或绿化屋顶等方式进行遮阳。对于北向来说，可以不用采取遮阳措施，或者采取小的垂直遮阳板进行遮阳。

3　建筑遮阳设计计算

3.1建筑遮阳设计程序

在建筑遮阳设计时，应切实按照一定的目标和流程[3]。通常来说，建筑遮阳应以有效减少阳光直射入室内，减少眩光等现象，提高室内照明水平，促进节能减排为目的。在进行遮阳设计时，应考虑表1所涉及因素。

3.2建筑遮阳构件尺寸计算

在进行构件计算时，通常可以仅仅考虑直射阳光造成的影响，而直射阳光方向通常具有一致性，因而可以当做几何计算来对构件尺寸进行相关计算。通常来说，遮阳构件计算方式有图解法、计算法和利用软件计算法等三种类型。对于水平式、垂直式、综合式和挡板式都有其特定的计算方法。图解法能够有效简化传统计算方法的步骤，使工作量更为简化，常用的图解法有MT型阳光规尺法等。随着计算机科学技术的发展，应用软件计算的方法能够使计算数据更加精确、计算结果更具有参考性。现阶段，常用的计算软件有CAADRIA、BAST、shade系列软件等。

4　建筑遮阳和节能减排

利用建筑遮阳，能够有效实现节能减排。建筑遮阳的节能减排作用主要体现在以下几个方面：①建筑遮阳能够有效避免太阳辐射的影响，使空调制冷负荷降低，从而在夏季能够有效实现节能。②利用建筑遮阳能够有效将具有高强度辐射的阳光转化成漫射光，从而使室内光环境得到改善，有效减少人工照明，从而达到节能减排。图3所示为台湾地区建筑遮阳和耗电比例之间的关系。

目前来说，东南亚的一些国家和地区在建筑遮阳节能方面已经取得了不错成绩，其遮阳节能率占总节能率比例能够达到10～ 24%。目前来说，我国广州地区也以实现遮阳节能率达到20%为目标。通常来说，采用外遮阳的效果要远远高于内遮阳，然而现阶段我国很多地区处于隐私性考虑，仍大多数采用内遮阳。通常来说，应用遮阳系数对遮阳节能效果进行评价和测试。遮阳系数越小，建筑遮阳节能效果也会随之越好。