学文网摘要：本文通过对建筑遮阳的技术原理、遮阳系统的界定及分类状况的分析介绍,并结合目前国内外遮阳技术的研究状况，详细阐述了遮阳设计中应该考虑的因素与方法。
关健词：建筑节能设计；遮阳技术；原理；系统界定；分类状况
1 建筑遮阳原理
夏季南向窗接受太阳辐射强度可高达2000W/，西向窗接受太阳辐射强度近4000 W/，在这种强烈的太阳辐射条件下，阳光直射到室内，将严重地影响建筑室内热环境，增加建筑空调能耗。从建筑能耗分析看，窗对建筑能耗的损失主要有两个原因:一是窗的热工性能太差造成夏季空调、冬季采暖室内外温差的热量损失的增加;二是窗因受太阳辐射影响而造成的建筑室内空调采暖能耗的增减。从冬季来看，通过窗口进入室内的太阳辐射有利于建筑的节能，因此减少窗的温差传热是建筑节能中降低窗口热损失的主要因素。而夏季的能耗损失中，太阳辐射是其主要因素，应采取适当遮阳措施，以防止直射阳光的不利影响。
夏季窗户内部的遮阳设施(软百叶或窗帘) 效果很差，因为热辐射可以直接到达玻璃表面，并透过玻璃进入室内，还会使遮阳构件升温，并以长波辐射和对流的形式向室内散热。遮阳构件发出的热属长波辐射，它和来自室内的其它长波辐射一样，难以透过玻璃到达室外，如果内部的遮阳构件不是白色或银色反射窗帘，情况会更差。所以不能依靠窗户内部的遮阳设施来降低热辐射的影响。
窗户本身遮阳的效果是有限的，并依赖于遮阳构件的形式以及它和玻璃的相对位置。但如果窗户外面有遮阳装置，到达玻璃的辐射热(特别是直接辐射) 就会大大减少，从而对室内温度的影响也变小。当太阳照射到遮阳构件上，其中一部分光线会被发射掉，另一部分被反射到玻璃上(依遮阳构件的几何形状而定) ，余下部分由遮阳设施自身吸收，温度升高。因此遮阳设施本身也以对流和辐射的形式向外散发出一部分热量，所以遮阳构件最好选用蓄热量小的材料来做。遮阳设施的功能要求随着地区和气候的不同而不同，除了不同地区太阳的高度角和方位角以及辐射强度不同外，还要注意天空中太阳的运行轨迹和辐射强度并不是和年气温变化相对应的，因此固定的遮阳装置并不总是有效的。
2 建筑遮阳系统的界定
建筑遮阳的定义来看，以减少太阳直接辐射热进入室内为主要目的的隔热、防热措施称为建筑遮阳。与之相关的建筑构件、配件以及建筑外环境（建筑布局绿化）等要件共同作用，互为补充，我们综合称之为建筑遮阳系统。建筑遮阳系统涉及范围非常复杂，广义上，建筑布局、朝向、日照、风向、气象、植被等一系列建筑外环境的设置，都蕴藏着建筑遮阳因素；建筑围护构件如墙体、屋顶等也都有遮阳之功效。狭义上，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。在本文的研究中，主要是解决本地区采光口的遮阳设计问题，因此集中讨论狭义的遮阳设施。
一般来说，当建筑具备下列条件时（建筑标准较高的房间，仅有1～2 两项），建筑设计中要求采用遮阳措施：室内气温大于29℃ 、太阳辐射强度大于0.28 kW/、阳光照射室内深度大于0.5 m、阳光照射室内时间超过1 h。
3 建筑遮阳系统的分类
（1） 内遮阳
指在窗户内设窗帘来进行遮阳，其优点是安装方便、安全，不破坏建筑外立面。最方便和最经济有效的方法是在室内悬挂浅色窗帘，这样可隔离左右的太阳辐射热。但室内遮阳的效果不如外遮阳，其遮阳设施会反射、吸收、透过部分阳光，吸收和透过的部分阳光均变成室内的冷负荷，它们对得热的峰值有所延迟、衰减（表1）。而采用各种热反射膜（如铝膜）的窗帘，则具有较好的隔热效果。
表1 室内遮阳设施的遮阳系数
内遮阳类型 颜色 遮阳系数
白窗帘 浅色 0.50
浅蓝布帘 中间色 0.60
深黄、紫红、深绿布帘 深色 0.65
活动百叶帘 中间色 0.60
（2）本体遮阳
指通过玻璃本身的选择或者着色涂膜或贴膜处理，降低材料的遮阳系数，达到遮阳目的。比如镀膜玻璃和彩釉玻璃用在东面或西面的立面上就是很好的措施。与平板玻璃相比，彩色玻璃可以避免60%的太阳辐射。但是必须注意的是，在北向的窗户上禁止使用彩色的玻璃以确保冬季阳光的射入（表2）。
表2 几种玻璃的热工性能系数
玻璃名称 玻璃种类、结构 透过率（％） 遮阳系数
单片透明玻璃 6C 89 0.50
透明中空玻璃 6C+12A+6C 81 0.60
单片热反射镀膜 6CTS140 40 0.65
热反射镀膜中空玻璃 6CTS140+12A+6C 37 0.60
低辐射玻璃（Low-E）中空玻璃 6CEB12+12A+6C 39 0.31
（3）外遮阳
指采用各种窗外遮挡物遮挡太阳能。
在欧洲，提到建筑遮阳，大部分为建筑外遮阳，因为如果采用建筑物内遮阳，实际上是仅仅挡住光线，并不能挡住热量，当光线遇到内遮阳产品时，其辐射热已经透过玻璃进入室内，并会使玻璃的温度升得很高，从而达不到建筑节能的目的。对外遮阳而言，只有透过的那部分阳光会直接达到窗玻璃外表面。一般来讲，明色室内百叶只可挡去17％太阳辐射热，而室外南向仰角45°的水平遮阳板，可轻易遮去68％的太阳辐射热，两者间的遮阳效果相差甚远（表3）。
4 现代建筑遮阳的设计方法
很多当代建筑大师的经典建筑中都有遮阳的身影，可见遮阳设计在建筑立面处理中的历史地位。随着建筑技术日臻成熟，建筑遮阳系统呈现新的发展趋势。
①遮阳构件与建筑外墙面结合，设计一体化与复合化。结合建筑整体设计，合理设置屋檐、阳台、外廊、墙面的遮阳板等遮阳构件。造型上，强调板面结合、虚实对比，使遮阳构件与建筑浑然天成。在上世纪30 年代，遮阳板设计曾经作为建筑国际化的重要标志风靡一时，
表3 各种遮阳措施遮阳系数比较
遮阳设施位置和种类 遮阳系数
位置 种类
自遮阳 普通玻璃
双层普通玻璃
吸热玻璃
热反射玻璃 0.76
0.64
0.47
0.26
内遮阳 深绿色塑料百叶
白色活动软百叶
白色窗帘
白色棉麻百叶 0.62
0.46
0.41
0.30
外遮阳 白色百叶，45°倾角
深绿色小型百叶片 0.14
0.13
虽然受到不少批判，但时至今日，在欧洲日照强烈的国家，如荷兰、法国、德国，遮阳板仍经久不衰。柯布西耶的马赛公寓在立面处理上，以富于韵律感的网格构***而为人们称赞，同时也获得了很好的遮阳效果。打破原有建筑功能构件框架的遮阳综合设计，集遮阳、通风、排气、检修等物理功能和外廊、阳台等过渡空间于一身的思维模式，是建筑遮阳主要发展方向，得到了大多数建筑师的认同。如加州某农场的***书馆中就利用了屋顶挑檐进行遮阳设计。
②遮阳构件作为一种***的设计元素，与建筑外墙面分开，力求全新的艺术形式和设计理念。在扩大开窗面积、增设开敞或半开敞空间的建筑中，利用色彩鲜艳的外遮阳构件或支撑起曲面形遮阳布，在风中跳跃、摇曳，使建筑动静结合，感性与理性并存，甚至称之为“双层立面形式”。德国的RWE 大楼是世界上较早应用双层表皮系统的建筑之一，一层是建筑物本身的立面，另一层则是动态的遮阳状态的立面形式。这种具有动感的建筑物双层表皮的形式不是建筑立面的时尚需要，而是现代技术解决人类对建筑节能和享受自然需求而产生的新的建筑形态，以实现单层立面不能满足的物理功能和使用功能。福斯特设计的弗雷尤斯职业学校也是利用的这种表皮遮阳系统，双层表皮通过特殊处理的玻璃和附加机械系统，主要实现以下功能：自然通风、遮挡辐射、减少能耗（包括热负荷和冷负荷）、隔绝噪音。
5 国内遮阳设计现状
国外遮阳技术的研究和发展相对成熟。建筑物外遮阳在欧洲应用很普遍，已经有了30 多年的历史，即使是日照不太充足的国家和地区，都广泛地在建筑上使用遮阳产品。遮阳技术已经和建筑设计融为一体，很多遮阳系统本身就是建筑艺术的一部分。而我国现代建筑遮阳研究才刚刚起步，从国内的实际情况来看，我们在以往的建筑中可能更加注重建筑的外在形式（包括门窗和幕墙在内），很少考虑建筑在遮阳、节能方面的要求，所以目前在国内建筑中很少见到合理、有效的遮阳系统。大多数建筑的造型设计与遮阳这一物理功能是完全分开考虑的，遮阳设施由用户自己解决，严重破坏了建筑的整体效果，且遮阳设施也达不到预期效果。
目前，人们虽然认识到遮阳作为建筑的必备功能的重要，但研究工作还只停留在各建筑朝向的大致遮阳方法。实际上，以此为依据设计的建筑遮阳构件已经远远不能满足现代生活需要。国内对于最新的遮阳节能手段和技术方法了解不够，而且限于造价原因，应用到设计作品中的很少；另一方面，对于遮阳技术的地区差异重视不够，还没有形成深入详实的区域性、地方性的遮阳分析。中国现有的遮阳构配件研究成果大多是以广州为代表的夏热冬暖地区为气候模型，不
能适应其他地区建筑节能的标准，因此有必要在新技术产业化条件下，深入研究国内外遮阳的发展趋势、研究的方式方法；第三，遮阳设施的产业化链条没有形成，产品在种类、质量、价格上都受到很大影响。遮阳产品的专业化、智能化是市场发展的要求，也是推动节能建筑发展的动力。开发探讨适应我国不同地区的遮阳产品从而推动建筑科技的进步，已是刻不容缓。进入新世纪后，随着技术的进步和生活质量的提高，我国对于建筑节能也有了越来越深刻的认识，也必然
要求国内建筑设计领域应综合考虑遮阳因素对造型艺术的影响。可喜的是，在近一、两年，国内已出现一些采用现代遮阳系统的建筑，说明我国已经开始了建筑节能遮阳方面的实践工作。
注释
（1）引自：Jay C. Growing Drive for SustainableBuilding. Australian
Financial Review. 15 March2002。
参考文献：
[1] 付祥钊. 夏热冬冷地区建筑节能技术. 北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2 ]卜震，陆善后，范宏武.窗户遮阳技术在节能住宅中的应用研究.上海建设科技，2005（3）：33-36.
[3] 夏麟，李峥嵘. 遮阳技术的应用与研究. 上海节能，2005（4）：42-49.
注：文章内所有公式及***表请以PDF形式查看。
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