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建築設計中遮陽技術的應用

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建築設計中遮陽技術的應用

發布日期:2018-09-10 作者: 點擊:

  目前,全世界有近30%的能源消耗在建築物上,而大部分能源消耗将發生在建築物運行過程中。無論是住宅還是一般性民用建築,空調的安裝率迅速提高,空調電耗很快就會成為建築能耗的重要組成部分。根據預測,在2020年前我國每年城鎮新建建築的總量将持續保持在10億平方米左右,到2020年新增民用建築面積将為100~150億平方米。如果它們全部安裝空調,并且全部按20w/m2電功率裝機容量計算,則十年累計增加的用電設備耗電量為2~3億千瓦,這将對我國能源産生巨大壓力。如果這100~150億平方米的新建建築在建設中采用節能措施,例如合理使用遮陽節能技術,則有些地區甚至不裝空調也可以保證夏季基本處于舒适範圍。

  

  一、提倡推廣遮陽設計的重要意義

  

  遮陽設計不是簡單的遮住陽光,而是對太陽光的合理利用與分配。節能、生态、環保是當今建設發展的趨勢。中國建築每年都要消耗世界一半的鋼材、水泥和木材,達到節能要求除了計算機控制等高新技術(high-tech)的研究,目前更應該推廣遮陽、通風、保溫、隔熱等“低”技術(low-tech)的應用。

  

  遮陽設計可以改善室内環境,随着生活質量的提高,人們對室内舒适度的要求也越來越高,合理的遮陽設計可以一定程度上滿足使用者對室内熱、光、聲三項物理環境的要求。

  

  随着社會的發展,對建築形式提出了更高的需求,各種不同遮陽手法的應用,既可以豐富各種新建建築的立面造型,也為各種舊建築的立面改造注入了新的血液。

  

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  二、建築遮陽的形式

  

  1、按窗口系統遮陽形式分類

  

  窗内遮陽系統(纖維質、席簾、布簾)、窗體自身遮陽系統(各種鍍膜玻璃)、窗外遮陽系統(分為綠化遮陽、簡易活動遮陽和建築構件遮陽)。

  

  2、遮陽闆形式分類

  

  其分為水平遮陽、垂直遮陽、綜合式遮陽、擋闆式遮陽。選擇何種形式的遮陽需根據地區氣候特點、太陽高度角、緯度、遮陽日期、遮陽時間以及朝向不同來綜合考慮。因此,可調式遮陽闆是最适用、最有效的遮陽設施。

  

  3、高效智能遮陽分類

  

  戶外可調鋁合金百葉簾、可伸縮外遮陽篷、戶外卷閘百葉簾、室外透景遮陽織物、室内電動天棚簾、電動遮陽簾、太陽能驅動風光感應簾、戶外24v安全性遮陽簾等。使用哪種遮陽設施,需根據建築物性質、設計風格和日照規律等進行科學的選擇。

  

  三、建築遮陽的設計方法

  

  1、利用綠化的遮陽

  

  對于低層建築來說,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。

  

  (1)建築周圍植樹

  

  在建築周邊一定距離種樹,可以對低層的戶型提供有效的窗口與牆面遮陽。一般适宜選用高大、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采光。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,茂密的樹葉也不應靠窗口太近,以免遮擋自然光線的進入。

  

  (2)屋面綠化遮陽

  

  屋頂花園,隔熱效果是顯著的,同時對于第五立面的美化也有很大的作用。

  

  (3)牆面綠化遮陽

  

  綠化牆面遮陽,一般選擇爬藤植物如爬山虎、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。

  

  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、綜合式和擋闆式。

  

  (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。故它适用于接近南向的窗口,低緯度地區的北向附近的窗口。

  

  (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。但對于高度角較大的、從窗口上方投射下來的陽光,或接近日出、日落時平射窗口的陽光,它不起遮擋作用。故垂直式遮陽主要适用于東北或西北向附近的窗口。

  

  (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。故它主要适用于東南或西南向附近的窗口。

  

  (4)擋闆式遮陽

  

  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,故它主要适用于東西向附近的窗口。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、遮陽闆等,制作永久性遮陽設施。

  

  3、專門設置的遮陽設施

  

  (1)活動窗口外遮陽

  

  固定遮陽不可避免的會帶來與采光、自然通風、冬季采暖、視野等方面的矛盾。活動遮陽可以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:遮陽卷簾、活動百葉遮陽、遮陽篷、遮陽紗幕等。窗外遮陽卷簾是一種有效的遮陽措施,适用于各個朝向的窗戶。當卷簾完全放下的時候,能夠遮擋幾乎所有的太陽輻射,這時候進入外窗的熱量隻有卷簾吸收的太陽輻射能量向内傳遞的部分。這時候,如果采用導熱系數小的玻璃,則進入窗戶的太陽熱量非常少。此外也可以适當拉開遮陽卷簾與窗戶玻璃之間的距離,利用自然通風帶走卷簾上的熱量,也能有效的減少卷簾上的熱量向室内傳遞。

  

  (2)窗口中置式遮陽

  

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

  

  (3)窗口内遮陽

  

  内遮陽的形式有:百葉窗簾、垂直窗簾、卷簾等。材料則多種多樣,有布料、塑料(pvc)、金屬、竹、木等等。内遮陽也有不足的地方,當采用内遮陽的時候,太陽輻射穿過玻璃,使内遮陽簾自身受熱升溫。這部分熱量實際上已經進入室内,有很大一部分将通過對流和輻射的方式,使室内的溫度升高。

  

  (4)玻璃自遮陽

  

  玻璃自遮陽是利用窗戶玻璃自身的遮陽性能,阻斷部分陽光進入室内。玻璃自身的遮陽性能對節能的影響很大,應該選擇遮陽系數小的玻璃。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。這幾種玻璃的遮陽系數低,具有良好的遮陽效果。

  

  值得注意的是,前兩種玻璃對采光有不同程度的影響,而低輻射玻璃的透光性能良好。

  

  四、遮陽設計的發展趨勢

  

  1、遮陽構件的多功能化

  

  雙層玻璃幕牆綜合解決了遮陽和通風問題,使之成為現代建築圍護結構的一個亮點。與太陽能光電和光熱轉換闆結合的遮陽闆也是一種多功能的遮陽構件,它巧妙地将吸收的能量轉換成對建築有用的資源加以利用。

  

  2、遮陽構件的智能化

  

  對于遮陽構件來說,簡單的手工調節在今天仍然有效,但對于一些大面積的幕牆和高層建築來說,則需要依賴自動調節設施,特别是高層建築的遮陽構件無論在尺寸還是在調節操控方面,都提出了更高的要求,因此對于遮陽調節的自動化程度提高了。

  

  3、遮陽構件的人性化

  

  建築遮陽構件的動人魅力與其輕盈、精緻、細膩的細部節點密不可分,各種材料和構造組合成的遮陽構件單元,一方面具有完善的遮陽功能,另一方面具有令人賞心悅目的心理功效,融入了衆多相對獨立而又彼此相關的細部。人性化的遮陽構件透過細部設計充分展現了材料美、技術美。

  

  五、總結

  

  包頭遮陽簾作為建築節能的一個重要方面,要實現有效地開發利用,把建築及其構件有機地結合在一起,做好一體化設計,使建築外遮陽系統成為建築的有機組成部分,達到完美的統一,使之既能保證其自身高效率運轉、節約更多常規能源的同時,又能滿足建築的使用功能和建築藝術美的要求。


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