学文网摘要：外遮阳优化设计目标的实现最终要依靠构造的优化设计来实现。可调节外遮阳装置具有灵活可变，能适应各种气候条件的优势，但是造价偏高、耐久性相对较差，固定式外遮阳虽然具有造价低、维护费用便宜、耐久性好，但不能随时间、气候的变化而进行调节的特征。这两类外遮阳的构造特征使得他们互有长短，一方不可能完全取代另一方。
关键字：居住建筑；外遮阳；遮阳系数；设计分析
中***分类号：TU111.4文献标识码：A
引言
使用外窗遮阳是夏季建筑节能最简单有效且性价比最好的方法。通过建筑能耗计算表明，加上外遮阳时空调负荷会降低 75%--85%，用外遮阳后原来运行4 匹空调的房子只需不到 2 匹的空调就可保证舒适度。而目前外遮阳中高端产品价格也仅与空调单机价格相持平，从理论上讲，还没有购置空调的人家，完全可以节约空调机购置费来弥补安装外遮阳的费用，而这种回报不是一次性的，夏季太阳辐射热将不会直接从窗户大量进入房间使空调负荷增加，电费是被长期节省了。也就是说如果住宅建筑都能设置良好的外遮阳装置，不论是对国家，还是对家庭和个人都会减少在这方面的投资的压力。
1外遮阳设计相关概念与理论
1.1外遮阳系数
遮阳系数是用来衡量各种遮阳设施遮挡太阳辐射热量效果的参数。一般是指在照射时间内，透过有遮阳窗口的太阳辐射热量与透过无遮阳窗口的太阳辐射热量的比值。系数越小说明透过窗口的太阳辐射热量越少，即防热效果越好。外遮阳构件主要是用来调节太阳直射辐射的，因此笔者认为将外遮阳系数表述为“透过有遮阳窗口的太阳直接辐射热量与透过无遮阳窗口的太阳直接辐射热量的比值”可能更为准确。
1.2建筑热环境控制理论
建筑热环境最早着重于建筑环境的热舒适和围护结构的热工性能研究，随着能源问题的凸显，建筑节能逐渐成为研究的重要内容。建筑热环境控制理论是指通过建筑设计和构造措施而非借助机械设备系统，控制室内外的热量传递，达到节能和热舒适的目的。建筑热环境控制理论包括三方面的内容。
2外遮阳优化设计分析
2.1以水平式外遮阳为主
目前，从总体上来讲，现有大部分居住建筑的外遮阳构件还多采用固定水平遮阳板或垂直遮阳板形式。而没有设计外遮阳的住宅，住户通常会自己在窗外加一个雨棚，兼做外遮阳。我国大多数城市的普通居住建筑的外遮阳多数为水平遮阳构件和垂直遮阳构件，也有极少数采用了综合遮阳构件，挡板式遮阳构件很少见。对于新建建筑，由于窗的面积越来越大，有的甚至整面墙都做成了落地窗，外遮阳的处理越来越少，分析其原因一是建筑师从建筑立面造型方面考虑不使用外遮阳，二是建筑立面很难进行外遮阳处理而放弃构造设计。最后就形成外遮阳被建筑师抛弃却被住户以雨棚形式捡回的现状。
2.2以不可调节方式为主
户外可调节遮阳系统在居住建筑使用比例是非常小的，大多数居住建筑仍然以固定式不可调节外遮阳为主。分析原因主要有两点，其一是经济受限，目前市场上的可控式外遮阳系统分为手动和电动两类，手动式比较便宜，每平方米价格在 200－500 元左右，而电动式就比较昂贵了，仅电机价格就保持在1000 元左右，还不包括面料的价格。其二是大多数住宅用户并不了解内遮阳和外遮阳在节能效果方面的差别，加上室内窗帘要比室外装置更容易安装和维护，因此大多数用户更倾向于选择室内窗帘。
2.3外遮阳优化设计目标界定
实现遮阳、隔热、降耗是窗户外遮阳优化设计的基本目标。隔热、视看、采光和通风的统一是窗户外遮阳优化设计的期望目标。窗户作为建筑护结构的开口部位，是联系室内和室外环境的构件，采光、日照、通风及视看是窗户的基本功能，因此窗口的外遮阳设计也应满足上述功能的实现，甚至能优化上述功能。
3. 外遮阳系数计算方法分析
外遮阳系数是目前衡量外遮阳构件的遮阳效果的唯一标准。根据外遮阳的定义和其所发挥的实际效果，外遮阳系数应该仅指窗户在特定时刻透过外遮阳构件所获得的直接辐射与无外遮阳构件时窗户所获得的全部直接辐射的比值。
规范推荐系数法分析，根据《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》和《公共建筑节能标准》都对外窗的遮阳系数作出了强制性规定。《标准》根据不同的气候分区，对外遮阳系数也作了不同的规定。以夏热冬冷地区为例，规定窗墙比≤0.2 时，外窗玻璃的 SC 不作要求，其他情况的窗墙比要求 SC 在 0.4 和 0.6 之间，东南西向的玻璃鼓励镀膜。《标准》这样规定：有外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数×外遮阳的遮阳系数；无外遮阳时，遮阳系数＝玻璃的遮阳系数。也同时给出了外遮阳系数的计算公式，水平遮阳板的外遮阳系数和垂直遮阳板的外遮阳系数应按下列公式计算确定：
水平遮阳板：SDH=ahPF2+bhPF+1 (式1)
垂直遮阳板：SDV=avPF2+bvPF+1 (式2)
遮阳板外挑系数： PF =A/B(式3)
当计算出的 PF > 1 时，取 PF = 1；
公式中的计算系数---ah、bh、av、bv可查表获得。
可以看出公式中所给出的四个回归系数 ah、bh、av、bv，是应用 Doe-2 能软件进行节能计算拟合得到的等效值。通过回归分析得出的一元二次方程显然极大地简化了外遮阳系数计算过程。
4外遮阳优化设计措施
传统的固定式外遮有造价低，使用寿命长，基本不需用户维护等优势，但其不足之处在于不能很好地根据气候进行调节，没有能满足各种气候条件下最完美的固定式外遮阳设计，只能是不断接近这种完美状态。而可调节式外遮阳恰好与固定式外遮阳相反，能随时进行调节，但也需要精心设计才能满足不同情况下的要求，而且造价一般高于固定式外遮阳，也需要用户经常进行维护，一般不能享有与建筑主体结构相同的使用寿命，而且如果需要频繁调节外遮阳构件才能满足遮阳要求，总觉得不方便，依靠智能调节，经济技术条件又没有达到。综合两者的优劣，因此只有设计出能够让用户在很少频率地调节下依然能满足遮阳、通风、采光等功能的外遮阳构件，才符合现阶段的社会经济状况，得到普遍推广应用。
4.1合理确定遮阳时间
窗户需要在一年的高温期内进行遮阳隔热，在低温期进行日照采暖，那么确定外遮阳构件的形式和尺寸就应该以这两个时期的交接点为准：既不影响高温期遮阳，也不会妨碍低温期的采暖。
4.2科学选择遮阳构造
一旦确定好遮阳时段后，就需要根据窗户的朝向、建筑立面造型，以及为室内导风的要求等进行构造设计。构造设计是外遮阳设计能否等到优化的关键一步。构造形式对于外遮阳构件功能的实现有着重要作用，而且构造形式与构造尺寸是互为补充的。许多小型构件同样可以创造出与大型装置相同的遮阳效果。不同的构造形式与不同的构造尺寸结合会形成不同的遮阳效果，但同时对其他功能的实现也会有影响。不能忽视对构造形式的比较选择，从美学角度来讲，构造形式对建筑立面的造型有着极大的影响。构造材料和颜色对于实现外遮阳构件的各项功能都具有很大的作用。外遮阳装置的安装位置，即其与窗户和墙的相对位置对遮阳防热和通风的影响很大。
5结论
本文从外遮阳优化设计的角度出发，应用建筑热环境控制理论对居住建筑耗能原因及窗外遮阳设计分析得出以下几个结论：窗户外遮阳是改善窗户耗能的绿色技术措施。外窗是整个建筑实现节能目标的短板，合理使用窗户外遮阳能明显改善室内环境。
参考文献
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