浅说建筑遮阳与建筑节能

        十月下旬本人有幸参加了同济大学——浙江省台州建设系统技术素质提高进修班的学习，其中有一节课程安排讲授“绿色建筑与建筑节能的应用技术与实践”。课中同济大学的教授在讲述绿色建筑概念与节能技术的发展时，指出建筑遮阳不仅是建筑节能的重要手段，而且是在所有的被动式节能措施中，建筑遮阳是最为高效的节能措施之一，同时还旁征博引，通过实例图片来介绍分析建筑物如何通过建筑遮阳来达到节能效果。课后还带我们去实地查看校园内二幢既有建筑，通过安装不同的外遮阳设施来匹配不同的建筑风格，以达到建筑节能降耗目的。其中一幢办公楼采用天然植物外遮阳方法，通过种植树木及墙面攀援植物用来遮挡阳光，形成阴影，降低墙体表面的温度和美化建筑外墙；另一幢教学楼的外遮阳设计技术较先进，采用高性能的隔热和热反射材料制成的金属遮阳板，水平格栅安置，电动智能控制，遮阳板的折叠、收放、翻转角度可随太阳高度、光线方向、天气状况或使用者意愿调节。
                                                               
        通过这节课的学习，颇有感触，对所谓的绿色建筑和建筑节能也有新的认识。但当前我国大多的建筑物却是：窗户越开越大、玻璃幕墙建筑越来越多，建筑师钟情于晶莹剔透的玻璃及超大面积的采光，致使室内温度夏季过高、冬季过低，极大地增加了夏季空调的供冷量和冬季采暖的供热量。采用大面积透明玻璃的建筑与全球节能减排、控制窗墙面积比的要求背道而驰。夏季，大量太阳辐射热从玻璃窗进入室内，使室温增高，不得不加大空调功率；冬季，室内大量热量从保温较差的玻璃窗户逸出，使室温下降，又不得不增加采暖供热量。这与国家大力倡导绿色建筑、节能建筑，可持续发展的环保理念相违背。因此，大面积的玻璃窗和玻璃幕墙已成为建筑物能源消耗的主要部位，更加突出说明建筑遮阳的必要性。
    目前，我国大多数建筑还没有考虑到外窗的遮阳设施设计，而建筑遮阳对于绿色节能建筑起到的积极作用更少人问津。建筑遮阳的节能效果的十分明显的，良好的遮阳设施能合理控制太阳光线进入室内，减少建筑空调能耗和人工照明用电，改善室内光环境。一方面，遮阳通过阻挡阳光直射辐射和漫辐射的热，控制热量进入室内，降低室温、改善室内热环境，使空调高峰负荷大大削减。另一方面，适量的阳光又使人感到舒适，有利于人体视觉功效的高效发挥和生理机能的正常运行，给人们愉悦的心理感受。
    现代建筑由于大量的采用了玻璃幕墙结构，致使阳光可直接进入室内，从而使室内温度迅速上升，产生温室效应。为达到降温目的，不得不加大空调的功率，耗能巨大。同时，由于紫外线也毫无阻碍的进入室内，不但对人和物品造成伤害，也使人在直接辐射热的照射下，感觉空调的功率不足。在这种状况下，建筑遮阳的设施作用就突显了出来。建筑遮阳系统可以起到阻隔热量的作用。如果设置室外遮阳系统的话，那么太阳光线到达玻璃窗之前就已经被拦截了；如果是室内遮阳，那么它也能将透过玻璃窗的太阳光线反射回去。同时，遮阳系统隔断了紫外线，能有效地保护人类免受伤害。其次，遮阳系统还可以调节可见光，防止眩光，这对于现代办公是非常必要的。此外，遮阳系统还能调节自然气流并达到改善环境的作用。而最为重要的是，由于遮阳系统的阻隔，减少了空调的功耗，从而达到了节能的目的。
    据检测统计，设置良好遮阳的建筑，可大大改善窗户的隔热性能，节约建筑制冷用能25%以上；并使窗户保温性能提高约一倍，节约建筑采暖用能10%以上。据介绍，在欧美发达国家，建筑遮阳已经成为节能与热舒适的一项基本要求，不仅公共建筑普遍配备有遮阳装置，一般住宅也几乎家家安装窗外遮阳。据有关部门测算，如果经过努力，到2020年我国能发展到有一半左右的建筑采用遮阳，每年可因此减少采暖与空调能耗当超过1亿吨标准煤，减排CO2量当超过3亿吨。由此可见，推广建筑遮阳，对于节能减排、提高建筑舒适性的作用十分巨大。
    那建筑遮阳的措施又有哪些类型和方式呢。遮阳的措施主要分为三类，一是利用绿化的遮阳，二是结合建筑构件处理的窗口遮阳，三是专门设置的遮阳设施。
    对于低层建筑来说，绿化遮阳是一种既有效又经济美观的遮阳措施。绿化遮阳可以通过在窗外一定距离种树，也可以通过在窗外或阳台上种植攀援植物实现对墙面的遮阳，一般选择爬腾植物如爬山虎、牵牛花、爆竹花等爬墙生长，还有屋顶花园等形式。落叶树木可以在夏季提供遮阳，常青树可以整年提供遮阳。植物还能通过蒸发周围的空气降低地面的反射，常青的灌木和草坪也能很好地降低地面反射和建筑反射。
    结合建筑构件处理的窗口遮阳，其遮阳的基本形式可分为水平式、垂直式、综合式和挡板式四种。在设计遮阳时，应根据建筑所在地区的气候条件、建筑的朝向、房间的使用功能等因素，综合进行遮阳设计，可以通过永久性的建筑构件，如：外檐廊、阳台、外挑遮阳板等，制作永久性遮阳设施。
    而专门设置的遮阳设施，按照在建筑围护结构上使用的部位，建筑遮阳分为外遮阳、内遮阳和中间遮阳。
    外遮阳有平面板式、帘式和格栅式遮阳，是可以安设于居住建筑和公共建筑外墙上较理想的设施。平面板式和帘式遮阳能够最有效地遮挡整个窗户部分的阳光，为了兼顾采光和通风，这种遮阳板往往需要移动和开启，进行适当的调节；格栅式遮阳兼有水平遮阳和垂直遮阳的优点，对于各种朝向和高度角的阳光都比较有效。建筑外遮阳把夏季灼热的太阳辐射热和冬季寒冷的北风阻挡在室外，有利于保持室内热舒适度，对减低空调制冷和采暖能耗起到重要作用；而且良好的遮阳设计不仅有助于节能，设置的外遮阳构造往往成为凸现建筑高技术和现代感的重要组成部分。但是在我国，目前不论是公共建筑还是居住建筑，使用外遮阳设施的范例还很少，1/2的采暖或制冷能源通过外门窗损失掉，同时失去的还有室内热舒适和视觉舒适环境。
    内遮阳是设置在建筑开口部位内部（窗户）的遮阳装置的总称，包括遮阳软卷帘、卷帘百叶等。内遮的不足在于，当太阳辐射热或寒风进入到室内，对室内的热环境造成不良影响后，再使用能源将其“排出”。
    中间遮阳的做法，可以是在双层玻璃幕墙中间设置可调节的遮阳百叶帘，或中空玻璃内置遮阳百叶，也可以在中空玻璃窗内侧玻璃朝向室外的一侧或贴、或涂Low-E层，或直接使用Low-E 玻璃。中间遮阳具有相当的优越性，鉴于我国居住建筑高层和超高层居多的状况，为安全起见，可以采用中间遮阳形式。中间遮阳免去了外设或内置遮阳设施的麻烦，安全整洁。
    不论是外遮阳、内遮阳还是中间遮阳，都会对室内起到遮阳的作用，但是效果最好的是建筑外遮阳。由于内遮阳多为用户自行安装，因此推广以建筑外遮阳和中置遮阳技术为主。
    遮阳产品操作方式分为电动和手动。电动操作可以单控、群控、智能控制。今后遮阳技术向自动化和人性化方向发展，智能控制的遮阳产品可随太阳高度角、天气状况或使用者意愿调节。遮阳产品可由电动或手动操作卷起、折叠、收放，也有可转动角度的水平百页与垂直百叶，伸缩自如，翻转至任何角度或停留在任何位置，帘体收起时可完全进入窗帘盒内。
    由于采用建筑遮阳设施对节能减排的效果突出，所以提高对建筑遮阳的认识，积极倡导建筑遮阳十分重要。住房和城乡建设部在已有行业技术标准《建筑遮阳通用要求》JG/T274-2010的基础上，又于2011年2月11日组织制订并发布了《建筑遮阳工程技术规程》JGJ237-2011，并发文通知于2011年12月1日起实施。同时为充分利用建筑遮阳技术改善建筑物室内光热环境，降低运行消耗，提高能效，促进建筑遮阳技术健康发展，于2011年月7日23日发布了“关于印发《建筑遮阳推广技术目录》的通知”，要求各地方结合本地区实际情况，做好推广应用工作。这些建筑遮阳方面的技术要求、产品标准和施工规范的颁布，对我国建筑遮阳标准体系的形成和发展，在具体建筑遮阳设计和施工中将起到正确的引导和推广作用，使遮阳工程的设计、施工、验收与维护，进一步做到安全适用、经济合理、确保质量。
    今后，建筑遮阳不仅是建筑节能的重要手段措施，对于提高室内热舒适和视觉舒适影响重大，对降低夏季制冷能耗和冬季采暖能耗的贡献显著；而且建筑遮阳与建筑外门窗结合，将作为建筑围护结构的重要组成部分，是绿色建筑考核的一个重要指标。建筑遮阳将在我国大范围推广应用，建筑遮阳潜在的市场空间和发展前景也十分可观。

叶志君

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