世紀(jì),世界建筑科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),發(fā)達(dá)國(guó)家建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能和氣密性大有提高,采暖、空調(diào)和遮陽(yáng)的設(shè)備與技術(shù)日益進(jìn)步,人們可以在越來(lái)越更為優(yōu)裕和舒適的室內(nèi)環(huán)境中生活與工作。從經(jīng)典型建筑珍品到粗糙的鄉(xiāng)土建筑,建筑遮陽(yáng)無(wú)不得到充分重視,并以不同方式體現(xiàn)出來(lái)。
建筑主體節(jié)能zui重要的方面是有效的建筑單體設(shè)計(jì),主要包括隔熱(窗、墻、屋頂)、遮陽(yáng)、通風(fēng)。合理的建筑物遮陽(yáng)設(shè)計(jì)可以使空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗降低約16%~29%。 玻璃幕墻的遮陽(yáng)節(jié)能 1 玻璃幕墻遮陽(yáng)的必要性
70年代能源危機(jī)后,發(fā)展了不同系統(tǒng)來(lái)增強(qiáng)玻璃幕墻的熱性能。玻璃幕墻是公共建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的主導(dǎo),是建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)zui活躍、zui敏感的部位,是傳統(tǒng)墻體失熱損失的5~6倍,其能耗約占整個(gè)建筑能耗的40%左右,故玻璃幕墻的節(jié)能有極其重要的地位。
在國(guó)內(nèi),隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建筑節(jié)能是中國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的迫切需要,建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位的節(jié)能環(huán)保意識(shí)不斷提高,對(duì)玻璃幕墻的節(jié)能要求也不斷的提高。雖然玻璃幕墻建筑采用遮陽(yáng)措施能達(dá)到理想的隔熱節(jié)能效果,但在國(guó)內(nèi),現(xiàn)階段各方對(duì)此重視不夠。一棟設(shè)計(jì)不良的全為玻璃幕墻的建筑物,其全年空調(diào)耗電量可能是一般混凝土外墻大樓的4倍。而玻璃幕墻的使用壽命達(dá)五十年之久,其節(jié)能效果當(dāng)然遠(yuǎn)勝于短壽命的冷氣機(jī)、冰箱、鍋爐等。故玻璃幕墻建筑的節(jié)能比其他建筑產(chǎn)品節(jié)能更為重要,發(fā)展玻璃幕墻的遮陽(yáng)技術(shù)也是建筑節(jié)約能源zui有潛力的工具。
2 玻璃幕墻遮陽(yáng)的研究
建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì),由開窗、方位、遮陽(yáng)和隔熱材料等因素環(huán)環(huán)相扣,這些因素影響建筑物的耗能量。中國(guó)臺(tái)灣的西拉雅研究室曾對(duì)中國(guó)臺(tái)灣的辦公建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,對(duì)建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的各要素的耗能量進(jìn)行分析,其分析結(jié)果:
①外墻的開窗率是外墻節(jié)能的zui重要因素,降低開窗面積率是節(jié)能zui重要手段,但是降低開窗率也必須確保和顧及適當(dāng)?shù)淖匀徊晒?,并免除心理的封閉感。但是對(duì)于追求通透效果的玻璃幕墻而言,只能采用降低開啟窗面積并加強(qiáng)不透光地方的隔熱設(shè)計(jì)來(lái)達(dá)到節(jié)能要求。
②外遮陽(yáng)和玻璃遮蔽是外墻節(jié)能的第二重要因素,玻璃材質(zhì)及外遮陽(yáng)都影響遮蔽率的大小,但是裝設(shè)遮陽(yáng)板、遮陽(yáng)百頁(yè)等外遮陽(yáng)遠(yuǎn)比改變玻璃材質(zhì)的效果大。玻璃材質(zhì)可選擇高反射率的反射玻璃和吸熱玻璃(反射率太大的反射玻璃會(huì)造成眩光污染的公害),所以要選擇適當(dāng)?shù)姆瓷洳AА?br /> ③建筑方位因素是外墻節(jié)能設(shè)計(jì)的第三要素(占13。8%的比重)。大面積的玻璃幕墻應(yīng)避免東照西曬,建筑的長(zhǎng)向應(yīng)朝南北向放置。
采用遮陽(yáng)措施不僅是玻璃幕墻建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的必要手段,而且也是標(biāo)準(zhǔn)較高的玻璃幕墻建筑在建筑設(shè)計(jì)上的必要手段。
3 遮陽(yáng)的作用與效果
由于玻璃幕墻由玻璃和金屬結(jié)構(gòu)組成,而玻璃表面換熱性強(qiáng),熱透射率高,故對(duì)室內(nèi)熱條件有極大的影響。在夏季,陽(yáng)光透過(guò)玻璃射入室內(nèi),是造成室內(nèi)過(guò)熱的主要原因。特別在南方炎熱地區(qū),如果人體再受到陽(yáng)光的直接照射,將會(huì)感到炎熱難受。在玻璃幕墻上設(shè)置遮陽(yáng)系統(tǒng),可以zui大限度減少陽(yáng)光的直接照射,從而避免室內(nèi)過(guò)熱,是炎熱地區(qū)建筑防熱的主要措施之一。設(shè)置遮陽(yáng)后,會(huì)有以下作用及效果:
3.1遮陽(yáng)對(duì)太陽(yáng)輻射的作用
外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能受許多因素的影響,其中影響zui大的指標(biāo)就是遮陽(yáng)系數(shù)。一般來(lái)說(shuō),遮陽(yáng)系數(shù)受到材料本身特性和環(huán)境的控制。遮陽(yáng)系數(shù)就是透過(guò)有遮陽(yáng)措施的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和沒(méi)有遮陽(yáng)措施的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)輻射熱量的比值。遮陽(yáng)系數(shù)愈小,透過(guò)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)輻射熱量愈小,防熱效果愈好。由此可見(jiàn),遮陽(yáng)對(duì)遮擋太陽(yáng)輻射熱的效果是相當(dāng)大的,玻璃幕墻建筑設(shè)置遮陽(yáng)措施更是效果明顯。
3.2遮陽(yáng)對(duì)室內(nèi)溫度作用
遮陽(yáng)對(duì)防止室內(nèi)溫度上升有明顯作用,在夏熱地區(qū)試驗(yàn)觀測(cè)表明,在閉窗的情況下,有無(wú)遮陽(yáng),室溫差值較大。而且有遮陽(yáng)時(shí),房間溫度波幅值較小,室溫出現(xiàn)zui大值的時(shí)間延遲,室內(nèi)溫度場(chǎng)均勻。因此,遮陽(yáng)對(duì)空調(diào)房間可減少冷負(fù)荷,所以對(duì)空調(diào)建筑來(lái)說(shuō),遮陽(yáng)更是節(jié)約電能的主要措施之一。
3.3遮陽(yáng)對(duì)采光的作用
從天然采光的觀點(diǎn)來(lái)看,遮陽(yáng)措施會(huì)阻擋直射陽(yáng)光,防止眩光,使室內(nèi)照度分布比較均勻,有助于視覺(jué)的正常工作。對(duì)周圍環(huán)境來(lái)說(shuō),遮陽(yáng)可分散玻璃幕墻的玻璃(尤其是鍍膜玻璃)的反射光,避免了大面積玻璃反光造成光污染。但是,由于遮陽(yáng)措施有擋光作用,從而會(huì)降低室內(nèi)照度,在陰雨天更為不利。因此,在遮陽(yáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要有充分的考慮,盡量滿足室內(nèi)天然采光的要求。側(cè)面采光有可能導(dǎo)致房間內(nèi)的亮度過(guò)高,有時(shí)會(huì)引起眩光。選擇何種形式的玻璃需要兼顧采光和節(jié)能兩個(gè)方面的要求。采用遮陽(yáng)篷可以兼顧能效和采光。
3.4遮陽(yáng)對(duì)建筑外觀的作用
一般人認(rèn)為玻璃幕墻設(shè)計(jì)只能平板化,無(wú)法設(shè)計(jì)外遮陽(yáng)等遮陽(yáng)設(shè)施,但是由國(guó)外的許多案例我們可以發(fā)現(xiàn)金屬玻璃幕墻能以輕巧的金屬板設(shè)計(jì)成優(yōu)美的遮陽(yáng)形式并成為建筑造型有趣的一部份。遮陽(yáng)系統(tǒng)在玻璃幕墻外觀的玻璃墻體上形成光影效果,體現(xiàn)出現(xiàn)代建筑藝術(shù)美學(xué)效果。因此,在歐洲建筑界,已經(jīng)把外遮陽(yáng)系統(tǒng)作為一種活躍的立面元素,加以利用,甚至稱之為雙層立面形式。一層是建筑物本身的立面,另一層則是動(dòng)態(tài)的遮陽(yáng)狀態(tài)的立面形式。這種具有"動(dòng)感"的建筑物形象不是因?yàn)榻ㄖ⒚娴臅r(shí)尚需要,而是現(xiàn)代技術(shù)解決人類對(duì)建筑節(jié)能和享受自然需求而產(chǎn)生的一種新的現(xiàn)代建筑形態(tài)。
3.5遮陽(yáng)對(duì)房間通風(fēng)的影響
遮陽(yáng)設(shè)施對(duì)房間通風(fēng)有一定的阻擋作用,在開啟窗通風(fēng)的情況下,室內(nèi)的風(fēng)速會(huì)減弱22%-47%,具體視遮陽(yáng)設(shè)施的構(gòu)造情況而定;對(duì)玻璃表面上升的熱空氣有阻擋作用,不利散熱,在遮陽(yáng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意。
4 遮陽(yáng)的形式及構(gòu)造設(shè)計(jì)
遮陽(yáng)具有防止太陽(yáng)輻射、避免產(chǎn)生眩光、改善室內(nèi)環(huán)境氣候、及建筑外觀上光影美學(xué)效果之功能,但也對(duì)室內(nèi)的采光、通風(fēng)帶來(lái)不同層次的影響。遮陽(yáng)系統(tǒng)本身而言,根據(jù)位置分為外部遮陽(yáng)與內(nèi)部遮陽(yáng),其中又可分為活動(dòng)式遮陽(yáng)及固定式遮陽(yáng)。就遮陽(yáng)形式來(lái)分,一般分為四種:水平遮陽(yáng)、垂直遮陽(yáng)、綜合式遮陽(yáng)和擋板式。
根據(jù)地區(qū)的氣候特點(diǎn)和房間的使用要求,可以把遮陽(yáng)作為*性的或臨時(shí)性的。*性的就是在玻璃幕墻內(nèi)外設(shè)置各種形式的遮陽(yáng)板和遮陽(yáng)簾,臨時(shí)性的就是在玻璃的內(nèi)外設(shè)置輕便的布簾,竹簾,軟百頁(yè),帆布蓬等。在*性的遮陽(yáng)設(shè)施中,按其構(gòu)件能否活動(dòng),有可分為固定式或活動(dòng)式兩種?;顒?dòng)式的遮陽(yáng)可視一年中季節(jié)的變換,一天的時(shí)間變化和天空的陰晴情況,任意調(diào)節(jié)遮陽(yáng)板的角度;在寒冷的季節(jié),可以避免遮擋陽(yáng)光,爭(zhēng)取日照。
遮陽(yáng)的效果除與遮陽(yáng)形式有關(guān)外,還與構(gòu)造設(shè)計(jì)有很大的關(guān)系,設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意以下幾點(diǎn):
4.1遮陽(yáng)板面的組合與構(gòu)造
在滿足阻擋直線陽(yáng)光的前提下,可以有不同板面組合的形式,應(yīng)該選擇對(duì)通風(fēng),采光,視野,構(gòu)造和立面處理等要求更為有利的形式。為了使于熱空氣的散逸,并減少對(duì)通風(fēng),采光的影響,常將板面做成百頁(yè)的或部分做成百頁(yè)的,或中間層做成百頁(yè)的。遮陽(yáng)板可用鋁板,輕金屬或混泥土制做。
4.2遮陽(yáng)板的安裝位置
遮陽(yáng)板安裝的位置對(duì)防熱和通風(fēng)的影響很大。例如將板面緊靠墻面布置時(shí),受熱表面加熱而上升的熱空氣將受室外風(fēng)壓作用導(dǎo)入室內(nèi)。這種情況對(duì)綜合式遮陽(yáng)更為嚴(yán)重,為了克服這個(gè)缺點(diǎn),板面應(yīng)該離開玻璃墻面一定的距離安裝,以使大部分熱空氣沿著墻面排走,且應(yīng)使遮陽(yáng)板盡可能減少擋風(fēng),還能兼起導(dǎo)風(fēng)入室作用。
4.3材料與顏色
為了減輕自重,遮陽(yáng)構(gòu)件以采用輕質(zhì)量為宜。遮陽(yáng)構(gòu)件經(jīng)常暴露在室外,受日曬雨淋,容易損壞,因此要材料堅(jiān)固耐久。如果遮陽(yáng)室活動(dòng)式的,又要求輕便靈活,以便調(diào)節(jié)或拆除。材料的外表面對(duì)太陽(yáng)輻射熱的吸收系數(shù)要小,設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)上述的要求并結(jié)合實(shí)際情況來(lái)選擇適宜的遮陽(yáng)材料。
遮陽(yáng)的構(gòu)件的顏色對(duì)隔熱效果也有影響。以安裝在玻璃幕墻內(nèi)側(cè)的百葉簾為例,暗色、中間色和白色的遮陽(yáng)系數(shù)分別為:86%、74%和62%。白色的比暗色的要減少24%。為了加強(qiáng)表面的反射,減少吸收,遮陽(yáng)簾朝向陽(yáng)光的一面,應(yīng)為淺色發(fā)亮的顏色,而在背陽(yáng)光的一面,應(yīng)為較暗的無(wú)光澤顏色,以免引起眩光。
4.4外遮陽(yáng)和內(nèi)遮陽(yáng)
一般來(lái)講,室外南向仰角45°的水平遮陽(yáng)板,可輕易遮去68%的太陽(yáng)輻射熱。裝在窗口內(nèi)側(cè)的布簾,軟百頁(yè)等遮陽(yáng)設(shè)施,其所吸收的太陽(yáng)輻射熱,大部分散發(fā)給室內(nèi)空氣。裝在外側(cè)的遮陽(yáng)板,吸收的輻射熱,大部分散發(fā)給室外的空氣,從而減輕了對(duì)室內(nèi)溫度的影響。因此采用外遮陽(yáng)(遮陽(yáng)板)是的建筑節(jié)能之道。 遮陽(yáng)系統(tǒng)智能化設(shè)計(jì)。
遮陽(yáng)系統(tǒng)智能化的諸多優(yōu)點(diǎn)被忽略,或僅僅作為樓宇的點(diǎn)綴而已。我們認(rèn)為智能遮陽(yáng)系統(tǒng)是建筑智能化系統(tǒng)*的一部分。遮陽(yáng)系統(tǒng)為改善室內(nèi)環(huán)境而設(shè),如今一種新型的智能玻璃幕墻技術(shù)先后在德國(guó)、英國(guó)等西歐國(guó)家得到發(fā)展。
智能玻璃幕墻廣義上包括玻璃幕墻、通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)。其技術(shù)核心是一種有別與傳統(tǒng)幕墻的特殊幕墻-熱通道幕墻,它的zui大特點(diǎn)是由內(nèi)外兩層幕墻之間形成一個(gè)通風(fēng)換氣層,由于此換氣層中空氣的流通或循環(huán)的作用,使內(nèi)層幕墻的溫度接近室內(nèi)溫度,減小溫差因而它比傳統(tǒng)的幕墻采暖時(shí)節(jié)約能源42%-52%,制冷時(shí)節(jié)約能源38%-60%。在空氣腔中增加日光控制裝置(如百葉、光反射板、熱反射板等),可以同時(shí)滿足建筑自然通風(fēng)、自然采光的要求。另外由于雙層幕墻的使用,整個(gè)幕墻的隔音效果得到了很大的提高。 結(jié)束語(yǔ) 合理的遮陽(yáng)系統(tǒng)對(duì)玻璃幕墻建筑的藝術(shù)與技術(shù)的作用和效果,尤其是在建筑節(jié)能與智能化方面,都需要我們不斷地去開發(fā)和研究。對(duì)國(guó)內(nèi)外建筑遮陽(yáng)技術(shù)的調(diào)研;對(duì)適用性遮陽(yáng)構(gòu)造方案的研究;對(duì)遮陽(yáng)構(gòu)造性能系數(shù)的研究;對(duì)適用遮陽(yáng)系統(tǒng)節(jié)能軟件的開發(fā);對(duì)遮陽(yáng)構(gòu)造藝術(shù)性的評(píng)價(jià)將是我們以后的工作重點(diǎn)。
建筑遮陽(yáng)不應(yīng)該僅是一組組物理數(shù)字計(jì)算,只要合理的整合技術(shù)和藝術(shù),就可以成為具有表現(xiàn)力的建筑立面要素,成為可呼吸的建筑表皮,更好的發(fā)揮其作用,來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。