安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 葛大中
建筑主體節(jié)能最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15%～30%。
合肥屬于夏熱冬冷地區(qū)，冬季溫度一般為零下6℃，甚至出現(xiàn)過(guò)零下10℃，夏季氣溫高達(dá)40℃，由于城市的熱島效應(yīng)，市區(qū)實(shí)際溫度可達(dá)45℃以上，合肥市作為安徽的省會(huì)城市，在建筑節(jié)能要求走在全省的最前列，為了貫徹執(zhí)行國(guó)家和安徽省節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的法規(guī)、政策和技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，提高能源利用效率，改善公共建筑室內(nèi)熱環(huán)境，合肥市參照了國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50189-2015），制定了《合肥市公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》DB34/T 5060-2016，與2017年1月1日實(shí)施，玻璃幕墻作為甲一類(lèi)公共建筑提出了嚴(yán)格的節(jié)能要求，傳熱系數(shù)要達(dá)到1.7 W/(m2·k)～2.2W/(m2·k)，遮陽(yáng)系數(shù)按照夏季太陽(yáng)得熱系數(shù)SHGC≤0.44，最嚴(yán)需要達(dá)到≤0.24，如此高的指標(biāo)要求，對(duì)玻璃幕墻優(yōu)化設(shè)計(jì)尤其重要。
一、玻璃幕墻遮陽(yáng)的必要性
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)最活躍、最敏感的部位，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。眾所知周，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，因而，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)約能源最有力的工具。
二、玻璃幕墻遮陽(yáng)的研究：
1、外墻的開(kāi)窗率是外墻節(jié)能的最重要因素，降低開(kāi)窗面積率是節(jié)能最重要手段，但是降低開(kāi)窗率也必須確保和顧及適當(dāng)?shù)淖匀徊晒猓⒚獬睦淼姆忾]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(kāi)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ＡВx線低輻射Low-E鍍膜玻璃是現(xiàn)代設(shè)計(jì)的首選。
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。
因此，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。
三、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。對(duì)于合肥作為夏熱冬冷地區(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)，可以最大限度減少陽(yáng)光的直接照射，從而避免室內(nèi)過(guò)熱，是江淮地區(qū)建筑防熱的主要措施之一。
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，其中影響最大的指標(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。
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)最大值的時(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、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?chē)h(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，在陰雨天尤為不利。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(mǎn)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。
4、遮陽(yáng)對(duì)建筑外觀的作用
現(xiàn)代玻璃幕墻外遮陽(yáng)等遮陽(yáng)設(shè)施巧妙設(shè)計(jì)已經(jīng)融合為建筑造型一部份，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。在合肥的建筑界，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(chēng)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?span style="font-size: 16px; font-family: 宋體;">時(shí)尚需要，而是現(xiàn)代技術(shù)解決人類(lèi)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)。
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(kāi)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。
四、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，一般分為以下幾種：外置式（包含水平遮陽(yáng)、垂直遮陽(yáng)、擋板式）、內(nèi)置式、綜合式遮陽(yáng)。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)作為永久性的或臨時(shí)性的。永久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。在永久性的遮陽(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。活動(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)：
1、 遮陽(yáng)板面的組合與構(gòu)造
在滿(mǎn)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。
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(kāi)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)，最好還能兼起導(dǎo)風(fēng)入室作用。
3、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）是最好的建筑節(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)不可或缺的一部分。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)在合肥也得到了發(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，它的最大特點(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（如百頁(yè)、光反射板、熱反射板等），可以同時(shí)滿(mǎn)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。
五、總結(jié)
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(kāi)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(kāi)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。
