夏热冬暖地区既有建筑遮阳措施对比分析

作者:林佳琳 刘恒 王斌
单位:中国建筑设计咨询有限公司
摘要:随着公共及民用建筑节能标准的施行,建筑中较多采用遮阳产品。当前我国建筑遮阳设计水平总体较低,多数建筑师忽略方案阶段的遮阳设计,导致后续施工补充遮阳设计和遮阳产品安装,对使用性和美观性造成一定影响。同时,遮阳产品种类繁多,建筑师易照搬照抄,缺乏合理应用。本研究阐述夏热冬暖地区建筑遮阳措施的正确选择及有效运用,为建筑遮阳设计提供参考。
关键词:既有建筑 夏热冬暖地区 建筑遮阳 遮阳产品
作者简介:林佳琳,中国建筑设计咨询有限公司建筑师; 刘恒,中国建筑设计咨询有限公司绿色建筑设计研究院院长; 王斌,中国建筑设计咨询有限公司建筑所所长;

 

1 概述

1.1 夏热冬暖地区遮阳措施的必要性

夏热冬暖地区位于我国南部,北纬27°以南,东经97°以东,包括海南全境、广东及广西大部、福建南部、云南小部分及香港、澳门与台湾地区。全年无冬,夏季炎热,太阳高度角较大,日照时间较长,太阳辐射强烈。太阳辐射得热是导致室内热环境恶化、空调能耗高的主要原因,为阻挡日光过度照射及建筑围护结构传热,避免强烈眩光和室内过热,采用建筑遮阳措施十分必要。

1.2 夏热冬暖地区建筑遮阳设计存在的问题

1)目前我国遮阳技术薄弱,基本延用国外尤其是欧洲技术。两地气候存在差异时,遮阳技术适用的建筑类型及高度也不同,相关配套技术、附件设计及安装标准均有较大差距。多数建筑师对遮阳设计认识不足,易照抄国外技术而忽视实际工程适用性。

2)遮阳工程在方案设计阶段的思考意识较弱,遮阳效果、美观、经济、安全性等整体设计薄弱。

3)遮阳产品种类繁多,建筑遮阳系统研究分析相对较少,导致后期建筑遮阳设计与施工缺少指导性及参考性文件。

2 建筑遮阳分类及其选择

2.1 建筑遮阳分类

建筑遮阳可分为多种类型。按遮阳设施使用时间可分为永久性、季节性及临时性遮阳;按遮阳产品的材料特性可分为刚性及柔性遮阳;按遮阳系统的可调性可分为活动式及固定式遮阳;按遮阳设施主体可分为自然及人工遮阳,其中植物遮阳属于自然遮阳;按位置可分为内遮阳、自遮阳、外遮阳及窗中空遮阳;根据布置形式可分为水平、垂直、综合及挡板遮阳。遮阳措施的选择是综合分析的过程,每种形式也可衍生出多种遮阳产品,本文就几种常见措施进行分析。

2.2 遮阳方式的适用朝向

遮阳方式适用朝向与遮阳布置形式有关。水平遮阳可对窗户上方入射的阳光进行有效遮挡,一般适用于南北向窗户;垂直遮阳对从窗户斜射或角度较小的阳光具有遮挡效果,对角度较大或接近日出、日落的阳光不起作用,更适用于东北或西北向窗户;综合遮阳对从窗户前斜射或角度中等的阳光具有效果,西南或东南向更适合此形式;挡板遮阳更适用于东西向窗户,阻挡正射或角度较小的阳光(见图1,表1)。

图1 各种遮阳方式的适用朝向

图1 各种遮阳方式的适用朝向

 

2.3 影响遮阳效果的因素

影响遮阳效果的因素如表2所示。

2.4 夏热冬暖地区常见遮阳措施

为综合分析各类方式的利弊,本文参考多种分类依据并将其整合于1个图表进行分析(见图2),希望能更全面地展现现有遮阳产品及其衍生,从中了解其研究和使用的发展方向。

表1 遮阳方式   

表1 遮阳方式

表2 影响遮阳效果的因素   

表2 影响遮阳效果的因素

3 夏热冬暖地区常见建筑遮阳措施对比

夏热冬暖地区常见建筑遮阳措施对比如图3,表3所示。

1)建筑自遮阳与互遮阳二者均需方案设计主导,前者侧重于规划布局调整建筑间的遮挡,后者通过具体设计达到建筑本身无需附加遮阳构件而实现遮阳,通常通过自身形体凹凸、倾斜及不规则形成阴影区,或出挑走廊、阳台及房间外设置走廊和防晒墙等方式遮阳。二者满足遮阳的同时也出现增加公摊、影响采光、遮阳未满足多时段多角度的不同需求等问题。

2)内遮阳建筑内遮阳安装、使用及维护保养均已普遍应用,用户可选择样式较多,浅色比深色窗帘遮阳效果好。正确选择遮阳色彩、材料及样式将太阳光反射到室外以降低室内热负荷,实际节能效果较差。

3)外遮阳常见的外遮阳多为固定及活动百叶挡板类。固定类可根据太阳高度角确定遮阳材质;活动外遮阳多为卷绕装置、滑动百叶、可折叠开启遮阳表皮、翻转百叶、平移支撑类构件等新型遮阳措施。

4)中空遮阳现阶段的中空遮阳措施主要分3类:(1)中置空调百叶遮阳一体化外窗可利用磁感应传动,由室内手动控制,实现中空玻璃内遮阳百叶的升降及180翻叶角度调节,既能满足遮阳采光需求,又能避免台风等恶劣天气的侵袭,但构造节点偏多;(2)在遮阳构件及墙体上设置进、出风口,与水平、垂直类挡板组合为遮阳通风一体化措施,可在满足遮阳的同时解决通风问题,但需根据不同朝向设计多款同类型遮阳产品,室内开通风口洞也需避免影响室内空间布置;(3)将遮阳系统及隔热系统置于2片玻璃内的一体式玻璃新风遮阳构件,同样存在附加多功能后构件厚度变大及连接构件复杂性增加的问题。

图2 常见遮阳措施

图2 常见遮阳措施

 

图3 外遮阳、中空遮阳、内遮阳对太阳辐射的遮挡效果对比

图3 外遮阳、中空遮阳、内遮阳对太阳辐射的遮挡效果对比

 

表3 遮阳措施对比   

表3 遮阳措施对比

5)介电质遮阳新型遮阳措施,通过在玻璃内嵌介电弹性体材料,利用热胀冷缩原理进行遮阳隔热,可根据日照强度在不使用人工或计算机的情况下,自动对玻璃幕墙的透光量进行调节,是真正“智能”的遮阳系统。

4 结语

通过对夏热冬暖地区遮阳措施的归纳,得出不同遮阳措施均存在优缺点。多数遮阳措施仅从遮阳单一角度出发,设计时出现无法优化遮阳与通风、隔热及空间利用等问题,尤其是夏热冬暖地区,已整合通风隔热的遮阳措施存在构件复杂、造价高、增大公摊、影响空间利用、立面缺乏美观等矛盾。目前,遮阳与通风的结合研究尚存在空白,如何解决矛盾,需深入研究通风遮阳一体化设计,制定一体化设计原则,从物理、外观及性能层面多方考虑,并贯穿整个建筑设计过程。

 

 

参考文献[1]中国建筑科学研究院,广东省建筑科学研究院.夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准:JGJ 75—2012[S].北京:中国建筑工业出版社,2012.

[2]权公恕.夏热冬冷地区建筑外遮阳与建筑整合设计研究[D].杭州:浙江大学,2008.

[3]冯林东.适宜夏热冬暖地区的建筑遮阳技术研究[D].西安:西安建筑科技大学,2008.

[4]陈勇明.夏热冬暖地区建筑外遮阳与建筑一体化设计研究[D].重庆:重庆大学,2014.

[5] 刘加平.建筑物理(4版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.

Comparison and Analysis of Shading Measures for Existing Buildings in Hot Summer and Warm Winter Zone
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