建筑遮阳设计在公共建筑设计中应用.pdf
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1、中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 188 建筑遮阳设计在公共建筑设计中应用 赵玫瑰 湖南省建筑科学研究院有限责任公司,湖南 长沙 410000 摘要:摘要:随着时代的进程,通过有效设计减少通过围护结构的太阳辐射热,减少空调负荷,让建筑更低碳节能已成为当代建筑的必然。在当前建筑进行设计与施工的过程中,遮阳设计的应用不仅能够降低建筑本身的能耗,还能创造出公共建筑个性化及艺术化的立面效果,达到真正的经济、适用、美观。本文旨在探讨建筑遮阳与公共建筑设计的关系,并在此基础上为建筑设计师提供可行的遮阳系统设计方法,使建筑设计师更好应用和推广遮阳技术。关键词:关键词:遮阳;公共建筑;设计 中图分类号:中
2、图分类号:TU74 0 引言 在我国南方地区气候炎热,建筑外表面,由于夏季太阳热传递、热辐射和热流对建筑外围护的影响,使过多的热量进入室内,影响舒适性,如何利用被动式设计方法,提高公共建筑围护结构的性能也是业界关注的热点问题。房间太阳辐射主要涉及三个方面:窗户的朝向、大小;围护结构材料性能;建筑遮阳技术。而其中建筑遮阳是有效解决建筑太阳辐射的热的一项最有效最关键措施,同时遮阳构件作为建筑立面的一部分,也可作为建筑外墙装饰,达到丰富外墙点亮外立面的效果。1 建筑遮阳的定义 建筑遮阳是指通过主动或被动设计或技术手段,有效减少通过围护结构的太阳辐射热,减少空调负荷。广义上建筑布局、朝向、日照、植被等
3、一系列建筑外环境的设置,都蕴藏着建筑遮阳因素;建筑维护构件如墙体、屋顶等也有遮阳之功效;比如规范要求的建筑节能计算,它就对建筑的不同方向要求遮阳设置不尽相同;还比如在平面设计中,设计首先根据当地气象以争取夏季风主导方向为前提,争取好的通风散热;还有为防止房间夏季西晒房间应避免东西向,至少西向不大面积开窗;在总平面设计中可利用建筑物相互遮挡进行遮阳;墙面利用植物绿化遮阳;屋顶采用构架、绿化遮阳等。而狭义上建筑遮阳主要指采光口、建筑物出入口等外墙开洞部分的隔热、防热设施。比如利用建筑自身构造遮阳,如建筑出挑的屋檐,或者是通过建筑凹凸形成的自遮阳等;利用装饰构件遮阳,如水平挡板、百叶、穿孔板、百叶、
4、智能玻璃构件遮阳等。这些遮阳设计不仅起到隔热、节约能源的作用,同时也作为建筑的一部分,赋予了建筑光影艺术形态,营造出建筑的个性化及艺术化立面风格。尤其公共建筑,因其功能和服务的公共特性,对建筑性能和造型艺术要求更高,把遮阳设计和建筑设计融合,更好地利用遮阳设计为建筑达到技术上的节能和立面上的变化多样,是建筑设计的一种思路。此次文章,主要就建筑立面上的采光口(外窗)的遮阳形式以及在遮阳设计公共建筑设计中的应用做一下深入的探讨。2 建筑遮阳国内外现状分析 随着现代社会人类日益增长的需求,许多建筑物都采用了新型的设计,而外窗遮阳的设计和应用尤其广泛。近年来,建筑遮阳节能技术已成为国际上一种广泛应用的
5、技术措施,从欧洲到美国,从瑞士到德国,都得到了广泛的应用。它既具备了传统的节能功能,又具备了现代的科学性,成为欧洲人追求的理想选择,同时也成了建筑设计者必备的一种工具。德国正在大力开发一种全新的、高效的建筑遮阳技术,它利用先进的智能技术,可以实现自主调整遮阳叶片的角度、方位,以及抑制太阳辐射,使得室内的温暖得到充分的保护。随着现代化的进程,国内人民生活水平越来越高,越来越多的人意识到了室内环境舒适的重要性。国内许多新建的公共建筑均使用了国际知名的遮阳材料,尤其是德国的产品,它们的性能和可靠性首先得到了广泛的认可,慢慢因着国内科技的蓬勃发展,越来越中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 189 多
6、的公众建筑开始使用更加先进的遮阳技术,国内产品也得到认可。从北京市锋尚国际市场、上海市保利商场、浙江西湖文化商场、盾安发展中心到中国石油建筑,各种不同的遮阳产品应运而生,而且大多数的技术成本也相对低廉,比如智能控制系统,它们的使用可以大大降低成本,使得更多的公众建筑可以享受到更加舒适的环境。表 1 建筑遮阳标准 朝向 立面编号 外遮阳 外遮阳 是否满足 南向 立面 1 有 有外遮阳 满足 东向 立面 3 有 有外遮阳 满足 西向 立面 4 有 有外遮阳 满足 标准依据 建筑节能与可再生能源利用通用规范GB55015-2021 第 3.1.15 条 标准要求 甲类建筑东、西、南向外窗和透光幕墙应
7、采取遮阳措施 结论 满足 注:达标朝向只列出一项,不达标朝向最多列出 10 项 另外国内也出台了关于遮阳的强制性规范条文,如上表,是现在规范对节能计算的要求。建筑节能与可再生能源利用通用规范GB 55015-2021,规范条文3.1.15 建筑遮阳措施应符合下列规定:1.夏热冬暖、夏热冬冷地区,甲类公共建筑南、东、西向外窗和透光幕墙应采取遮阳措施;2.夏热冬暖地区,居住建筑的东、西向外窗的建筑遮阳系数不应大于 0.8。夏热冬暖、夏热冬冷地区公共建筑的遮阳设计已经属于强制性要求,因此遮阳设计在建筑中的应用十分重要。而公共建筑,因其功能和服务的公共特性,同时公共建筑由于其丰富的造型和个性的立面给予
8、了遮阳设计更多的发挥空间,因此探讨建筑遮阳设计在公共建筑的应用有重要意义。3 建筑遮阳的形式 对于本文重点探讨的建筑采光口处的建筑遮阳形式主要有:固定遮阳和活动遮阳,固定遮阳包括:水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳和挡板遮阳,活动遮阳包括卷帘遮阳、百叶遮阳、中空玻璃内置百叶遮阳等。3.1 水平遮阳 当太阳的高度角较大时,为了抵消室内的影响,采取的遮阳措施就是采取水平遮阳,适用于接近南向的窗口及北回归线以南地区的北向附近的窗口,特别是在朝南的窗户。水平遮阳主要是在窗口上方设置遮阳板或遮阳结构,它可以有效地遮挡阳光直射,防止室内温度过高,节能同时也可以保护室内隐私。但是,水平遮阳对于高度角较小的阳光无法
9、有效遮挡,如果太阳的位置较低,比如对于北向窗口或接近北向、或者东西向的窗口的遮阳效果不佳。3.2 垂直遮阳 垂直遮阳是一种常见的能够有效地遮挡高度角较小、从窗户两侧斜射进来阳光的遮阳形式,主要适用于东北、西北及北向附近的建筑窗口。垂直遮阳主要在窗口两侧设置遮阳结构或者装饰构件,可以是固定的结构如窗框,也可以是活动的如垂直挡板、格栅板。但是,垂直遮阳的缺点是对于高度角较大的阳光无法有效遮挡,因此对于南向窗口或接近南向的窗口效果不佳。3.3 综合遮阳 综合是以上述两种遮阳方式的基本组合,它可以阻挡阳光从窗户上方较大仰角进入,也可以阻挡阳光从窗户两侧较小仰角进入。综合遮阳是结合水平遮阳和垂直遮阳的建
10、筑遮阳形式,适用于各种朝向的窗口,能遮挡来自窗户上方和两侧的阳光,主要可以遮挡东南到西南方向的阳光直射。可以根据风格和需要用自身结构或者利用装饰来结合设计,材料可选用混凝土外框、木材、钢板等。综合遮阳可以遮挡各个方向的阳光但是设计一般比较特殊,要结合建筑特殊造型。3.4 挡板遮阳 挡板式遮阳是在窗前与窗面平行的遮阳,挡板式遮阳是在窗前与窗户有一定距离的垂直于窗户平行方向的构件,可以有效地从小仰角遮挡前窗阳光。挡板遮阳是水平遮阳和垂直遮阳的另一种构造形式,适用东西方向的阳光直射,特别对西晒能起到很好的遮阳隔热作用。造型类似于阳台包括梁的设置,但是造型同综合遮阳相似,比较特殊,难塑造,而且遮阳装置
11、会阻挡很多视线和风,要注意造型和设计结合。3.5 卷帘百叶遮阳 卷帘百叶遮阳是指用于有效阻挡强光进入室内的卷帘,具有透光、透视和调节温度的功能。卷帘和百叶遮阳很常见,常用于室内窗口,也常用于外廊。材料多样,可以采用塑料、聚酯纤维、窗帘等材料,装饰性质上也可选择竹帘,各种可利用的垂挂遮挡材料,还可以根据不同需求和太阳光强度,选择开启和关闭百叶,降低热辐射。在降低空调能耗的同时,还可以避免产生的光污染,对我国的环保事业发展有很大的中文科技期刊数据库(全文版)工程技术 190 帮助。3.6 中空玻璃内置百叶遮阳 内置百叶遮阳是把百叶装在中空玻璃中的一种遮阳形式,内置百叶遮阳不需要额外的空间,它是结合
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