淺說建筑遮陽與建筑節(jié)能

        十月下旬本人有幸參加了同濟大學——浙江省臺州建設系統(tǒng)技術素質(zhì)提高進修班的學習，其中有一節(jié)課程安排講授“綠色建筑與建筑節(jié)能的應用技術與實踐”。課中同濟大學的教授在講述綠色建筑概念與節(jié)能技術的發(fā)展時，指出建筑遮陽不僅是建筑節(jié)能的重要手段，而且是在所有的被動式節(jié)能措施中，建筑遮陽是最為高效的節(jié)能措施之一，同時還旁征博引，通過實例圖片來介紹分析建筑物如何通過建筑遮陽來達到節(jié)能效果。課后還帶我們?nèi)嵉夭榭葱@內(nèi)二幢既有建筑，通過安裝不同的外遮陽設施來匹配不同的建筑風格，以達到建筑節(jié)能降耗目的。其中一幢辦公樓采用天然植物外遮陽方法，通過種植樹木及墻面攀援植物用來遮擋陽光，形成陰影，降低墻體表面的溫度和美化建筑外墻；另一幢教學樓的外遮陽設計技術較先進，采用高性能的隔熱和熱反射材料制成的金屬遮陽板，水平格柵安置，電動智能控制，遮陽板的折疊、收放、翻轉(zhuǎn)角度可隨太陽高度、光線方向、天氣狀況或使用者意愿調(diào)節(jié)。
                                                               
        通過這節(jié)課的學習，頗有感觸，對所謂的綠色建筑和建筑節(jié)能也有新的認識。但當前我國大多的建筑物卻是：窗戶越開越大、玻璃幕墻建筑越來越多，建筑師鐘情于晶瑩剔透的玻璃及超大面積的采光，致使室內(nèi)溫度夏季過高、冬季過低，極大地增加了夏季空調(diào)的供冷量和冬季采暖的供熱量。采用大面積透明玻璃的建筑與全球節(jié)能減排、控制窗墻面積比的要求背道而馳。夏季，大量太陽輻射熱從玻璃窗進入室內(nèi)，使室溫增高，不得不加大空調(diào)功率；冬季，室內(nèi)大量熱量從保溫較差的玻璃窗戶逸出，使室溫下降，又不得不增加采暖供熱量。這與國家大力倡導綠色建筑、節(jié)能建筑，可持續(xù)發(fā)展的環(huán)保理念相違背。因此，大面積的玻璃窗和玻璃幕墻已成為建筑物能源消耗的主要部位，更加突出說明建筑遮陽的必要性。
    目前，我國大多數(shù)建筑還沒有考慮到外窗的遮陽設施設計，而建筑遮陽對于綠色節(jié)能建筑起到的積極作用更少人問津。建筑遮陽的節(jié)能效果的十分明顯的，良好的遮陽設施能合理控制太陽光線進入室內(nèi)，減少建筑空調(diào)能耗和人工照明用電，改善室內(nèi)光環(huán)境。一方面，遮陽通過阻擋陽光直射輻射和漫輻射的熱，控制熱量進入室內(nèi)，降低室溫、改善室內(nèi)熱環(huán)境，使空調(diào)高峰負荷大大削減。另一方面，適量的陽光又使人感到舒適，有利于人體視覺功效的高效發(fā)揮和生理機能的正常運行，給人們愉悅的心理感受。
    現(xiàn)代建筑由于大量的采用了玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，致使陽光可直接進入室內(nèi)，從而使室內(nèi)溫度迅速上升，產(chǎn)生溫室效應。為達到降溫目的，不得不加大空調(diào)的功率，耗能巨大。同時，由于紫外線也毫無阻礙的進入室內(nèi)，不但對人和物品造成傷害，也使人在直接輻射熱的照射下，感覺空調(diào)的功率不足。在這種狀況下，建筑遮陽的設施作用就突顯了出來。建筑遮陽系統(tǒng)可以起到阻隔熱量的作用。如果設置室外遮陽系統(tǒng)的話，那么太陽光線到達玻璃窗之前就已經(jīng)被攔截了；如果是室內(nèi)遮陽，那么它也能將透過玻璃窗的太陽光線反射回去。同時，遮陽系統(tǒng)隔斷了紫外線，能有效地保護人類免受傷害。其次，遮陽系統(tǒng)還可以調(diào)節(jié)可見光，防止眩光，這對于現(xiàn)代辦公是非常必要的。此外，遮陽系統(tǒng)還能調(diào)節(jié)自然氣流并達到改善環(huán)境的作用。而最為重要的是，由于遮陽系統(tǒng)的阻隔，減少了空調(diào)的功耗，從而達到了節(jié)能的目的。
    據(jù)檢測統(tǒng)計，設置良好遮陽的建筑，可大大改善窗戶的隔熱性能，節(jié)約建筑制冷用能25%以上；并使窗戶保溫性能提高約一倍，節(jié)約建筑采暖用能10%以上。據(jù)介紹，在歐美發(fā)達國家，建筑遮陽已經(jīng)成為節(jié)能與熱舒適的一項基本要求，不僅公共建筑普遍配備有遮陽裝置，一般住宅也幾乎家家安裝窗外遮陽。據(jù)有關部門測算，如果經(jīng)過努力，到2020年我國能發(fā)展到有一半左右的建筑采用遮陽，每年可因此減少采暖與空調(diào)能耗當超過1億噸標準煤，減排CO2量當超過3億噸。由此可見，推廣建筑遮陽，對于節(jié)能減排、提高建筑舒適性的作用十分巨大。
    那建筑遮陽的措施又有哪些類型和方式呢。遮陽的措施主要分為三類，一是利用綠化的遮陽，二是結(jié)合建筑構(gòu)件處理的窗口遮陽，三是專門設置的遮陽設施。
    對于低層建筑來說，綠化遮陽是一種既有效又經(jīng)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臺上種植攀援植物實現(xiàn)對墻面的遮陽，一般選擇爬騰植物如爬山虎、牽?；ā⒈窕ǖ扰缐ιL，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(fā)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筑反射。
    結(jié)合建筑構(gòu)件處理的窗口遮陽，其遮陽的基本形式可分為水平式、垂直式、綜合式和擋板式四種。在設計遮陽時，應根據(jù)建筑所在地區(qū)的氣候條件、建筑的朝向、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筑構(gòu)件，如：外檐廊、陽臺、外挑遮陽板等，制作永久性遮陽設施。
    而專門設置的遮陽設施，按照在建筑圍護結(jié)構(gòu)上使用的部位，建筑遮陽分為外遮陽、內(nèi)遮陽和中間遮陽。
    外遮陽有平面板式、簾式和格柵式遮陽，是可以安設于居住建筑和公共建筑外墻上較理想的設施。平面板式和簾式遮陽能夠最有效地遮擋整個窗戶部分的陽光，為了兼顧采光和通風，這種遮陽板往往需要移動和開啟，進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)；格柵式遮陽兼有水平遮陽和垂直遮陽的優(yōu)點，對于各種朝向和高度角的陽光都比較有效。建筑外遮陽把夏季灼熱的太陽輻射熱和冬季寒冷的北風阻擋在室外，有利于保持室內(nèi)熱舒適度，對減低空調(diào)制冷和采暖能耗起到重要作用；而且良好的遮陽設計不僅有助于節(jié)能，設置的外遮陽構(gòu)造往往成為凸現(xiàn)建筑高技術和現(xiàn)代感的重要組成部分。但是在我國，目前不論是公共建筑還是居住建筑，使用外遮陽設施的范例還很少，1/2的采暖或制冷能源通過外門窗損失掉，同時失去的還有室內(nèi)熱舒適和視覺舒適環(huán)境。
    內(nèi)遮陽是設置在建筑開口部位內(nèi)部（窗戶）的遮陽裝置的總稱，包括遮陽軟卷簾、卷簾百葉等。內(nèi)遮的不足在于，當太陽輻射熱或寒風進入到室內(nèi)，對室內(nèi)的熱環(huán)境造成不良影響后，再使用能源將其“排出”。
    中間遮陽的做法，可以是在雙層玻璃幕墻中間設置可調(diào)節(jié)的遮陽百葉簾，或中空玻璃內(nèi)置遮陽百葉，也可以在中空玻璃窗內(nèi)側(cè)玻璃朝向室外的一側(cè)或貼、或涂Low-E層，或直接使用Low-E 玻璃。中間遮陽具有相當?shù)膬?yōu)越性，鑒于我國居住建筑高層和超高層居多的狀況，為安全起見，可以采用中間遮陽形式。中間遮陽免去了外設或內(nèi)置遮陽設施的麻煩，安全整潔。
    不論是外遮陽、內(nèi)遮陽還是中間遮陽，都會對室內(nèi)起到遮陽的作用，但是效果最好的是建筑外遮陽。由于內(nèi)遮陽多為用戶自行安裝，因此推廣以建筑外遮陽和中置遮陽技術為主。
    遮陽產(chǎn)品操作方式分為電動和手動。電動操作可以單控、群控、智能控制。今后遮陽技術向自動化和人性化方向發(fā)展，智能控制的遮陽產(chǎn)品可隨太陽高度角、天氣狀況或使用者意愿調(diào)節(jié)。遮陽產(chǎn)品可由電動或手動操作卷起、折疊、收放，也有可轉(zhuǎn)動角度的水平百頁與垂直百葉，伸縮自如，翻轉(zhuǎn)至任何角度或停留在任何位置，簾體收起時可完全進入窗簾盒內(nèi)。
    由于采用建筑遮陽設施對節(jié)能減排的效果突出，所以提高對建筑遮陽的認識，積極倡導建筑遮陽十分重要。住房和城鄉(xiāng)建設部在已有行業(yè)技術標準《建筑遮陽通用要求》JG/T274-2010的基礎上，又于2011年2月11日組織制訂并發(fā)布了《建筑遮陽工程技術規(guī)程》JGJ237-2011，并發(fā)文通知于2011年12月1日起實施。同時為充分利用建筑遮陽技術改善建筑物室內(nèi)光熱環(huán)境，降低運行消耗，提高能效，促進建筑遮陽技術健康發(fā)展，于2011年月7日23日發(fā)布了“關于印發(fā)《建筑遮陽推廣技術目錄》的通知”，要求各地方結(jié)合本地區(qū)實際情況，做好推廣應用工作。這些建筑遮陽方面的技術要求、產(chǎn)品標準和施工規(guī)范的頒布，對我國建筑遮陽標準體系的形成和發(fā)展，在具體建筑遮陽設計和施工中將起到正確的引導和推廣作用，使遮陽工程的設計、施工、驗收與維護，進一步做到安全適用、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量。
    今后，建筑遮陽不僅是建筑節(jié)能的重要手段措施，對于提高室內(nèi)熱舒適和視覺舒適影響重大，對降低夏季制冷能耗和冬季采暖能耗的貢獻顯著；而且建筑遮陽與建筑外門窗結(jié)合，將作為建筑圍護結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是綠色建筑考核的一個重要指標。建筑遮陽將在我國大范圍推廣應用，建筑遮陽潛在的市場空間和發(fā)展前景也十分可觀。

葉志君

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