建築節能 遮陽

2022-10-10 10:09:04 字數 4976 閱讀 9899

當前國外發達國家的建築遮陽產業已經形成,擁有從研發、設計、製作、安裝到維修的完整的產業鏈。僅歐洲就有上千家企業,40多萬從業人員,年銷售總額達150億歐元。我國也有一批遮陽企業參與投資或收購國外遮陽企業,或通過投標承包國外遮陽工程建設。

歐美發達國家遮陽產業在傳統技術的基礎上有了巨大的發展,呈現出百花齊放的繁榮景象,其中包括百葉木窗、外遮陽活動百葉捲簾、外遮陽捲簾百葉窗、戶外活動遮陽擋板、遮陽織物簾、大型遮陽翻板、窗玻璃中間遮陽、固定外伸遮陽格柵或遮陽板、外設簡易遮陽板、大懸挑屋頂遮陽板、太陽能光電遮陽板和植物遮陽等各方面。

歐洲一些國家許多百年建築早已在窗戶上安設了遮陽,其中不少是在平開木窗框上安設有活動百葉的遮陽,有由兩扇窗構成,也有由更多窗扇組成的摺疊百葉窗,多扇摺疊百葉窗用於較大的窗洞口。目前也有不少住宅採用外遮陽活動百葉捲簾,百葉葉片用金屬、塑料或木材製成,而且可與窗戶直接結合為一體。有些大型公共建築視窗面積較大,可採用大型翻板遮陽。

有的是固定在視窗上下的垂直翻板,可垂直旋轉;有的則是固定在視窗左右的水平翻板,可水平旋轉。

二、影響遮陽設計的氣候因素

氣候條件是遮陽設計重要的制約性因素,對某地的建築進行遮陽設計,就要詳細的了解該地區的氣候條件。由於每個氣候分割槽所處的地理位置不同,所以對建築熱環境造成的影響也不一樣。本文選取位於寒冷地區的北京市為氣候研究物件。

2-1日照分布情況

北京地區的年平均日照時數高達 2000—2800h,屬於日照時間較長的地區。春季日照時數最多,月日照時數高於 245 小時;夏季正值雨季,天空雲量較多,日照時數有所減少,月日照時數約為 230 小時;秋季日照時數少於春季、大於夏季,月日照時數在 230 小時到 245 小時之間;冬季白晝時間減少,月日照時數還不到 200 小時,在 170 小時到 190 小時之間 [8] 。

2-2太陽輻射分布情況

不同的地區會因地理緯度、海拔高度、天空雲量的不同而接受到的太陽輻射量不同。北京地區地處中緯度,會受到太陽輻射較大的影響。北京地區的年平均太陽輻射量為 4682—5643mj/m。

圖2.1 為北京地區的月太陽總輻射量,可以看出,春季的太陽輻射量最多,夏季、秋季次之,冬季最少。

圖2.1 各月太陽總輻射量

2-3 氣溫分布情況

北京地區的氣候特徵為四季分明,各月平均幹求溫度分布情況見圖 2.2,可以看出每年的 3~5 月為春季,溫度較為宜人,氣溫回公升較快,月平均氣溫從三月份的8℃左右回公升到5月份將近20℃;6~8月為夏季,月平均氣溫均在25℃左右;9~11 月為秋季,氣溫下降較為明顯,月平均氣溫從 9 月份的 20℃左右下降到 11月份的 5 度左右;12~2 月為冬季,屬於嚴寒期,月平均氣溫在 0℃~-5℃。

圖 2.2 北京地區各月平均乾球溫度

三、建築遮陽的分類及選擇

建築遮陽製品一般分為內遮陽、中置遮陽、外遮陽三類。

3.1內遮陽

內遮陽在我國早有應用,過去的百葉簾、窗簾、竹捲簾等都屬於內遮陽。近年來,我國又從國外引入軟捲簾、羅馬簾、百褶簾、天蓬簾等。過去的窗簾都是手動控制,隨著現代科技的進步,發展成電動、遙控控制。

內遮陽製品完全處於室內,不受外界環境的影響,在大風天氣也可使用,維護保養方便。他可將進入室內的太陽輻射散熱一部分透過遮陽裝置進入室內,一部分反射出室外,一部分由遮陽裝置吸收後通過對流、輻射進入室內。由於有部分太陽輻射熱量進入室內,內遮陽產品的遮陽效果相對其他型別遮陽產品,效果較差。

部分內遮陽產品與外窗洞口結合處理較好時,可改善外窗的氣密性和保溫效能 [9] 。

對於北方居住建築而言,內遮陽主要是窗簾,這個涉及到業主的個性要求和個人愛好,在這裡主要推薦三種內遮陽產品:蜂巢簾、室內軟捲簾、室內百葉簾。對於蜂巢簾,該種構造由於在內側相當於增加了乙個空氣隔熱層,具有保溫隔熱效果。

而後兩種遮陽簾多為單層結構,沒有保溫能力,**相對較高,在既有建築和新建的建築中均可使用。對於公共建築,公共建築的內遮陽在南方和國外都有較為成熟的應用,一般採用天蓬簾、室內布捲簾和室內百葉簾。這幾種這樣製品均可取得較好的遮陽效果,在北京地區也可使用。

對於有天窗的建築,現有內遮陽構件並沒有單獨為應用於天窗遮陽的構件做單獨分類,基本型別可分為織物型遮陽系統,片狀遮陽構件系統,和其他型別的遮陽系統。

其中織物遮陽簾按控制方式可分為:手動和電控,執行機構可分為卷軸式和折疊式天窗遮陽,具體形式有,fcs 天棚簾、fss 天棚簾、fts 天棚簾,雙軌式天棚簾等,fcs、fss、fts 分別代表電機的控制和安裝方式,適用天窗型別按建築空間從大至小排列。片狀遮陽構件系統可分為,固定式與可調節角度式兩種,固定式的遮陽構件與一些天花遮陽構件十分相似,因此部分形式天花板廠家也進行了生產,按外觀形式可分為:

方通型遮陽構件、梭形遮陽構件、格柵狀遮陽構件、遮陽百葉,其中小型遮陽板與遮陽百葉還可分為固定式和可變遮陽兩種。片狀遮陽構件的材質有:鋁板,木材等輕質材料。

除了織物型遮陽與片材遮陽構件外,另外有一些內遮陽方式,不易於進行歸類單獨作為一種,如異形遮陽體,折光透明結構等。對天窗玻璃的處理是一種介於外遮陽與內遮陽技術之間的措施,可單獨與內外遮陽技術混合使用[10]。

3.2 中置遮陽

中置遮陽有三種:一種遮陽百葉直接安裝在中空玻璃空氣層內,通過手動調整百葉簾的位置,開啟角度,成為內遮陽百葉;一種是單框雙層窗中間安裝一套遮陽百葉,外層窗承受室外風壓,內層中空玻璃窗保溫,中間百葉百葉簾遮陽;第三種用於幕牆,在兩層幕牆玻璃中間安裝百葉簾,一般為電動或遙控控制,可調控百葉展開位置和展開高度。中置遮陽都不直接與室外相連,受外界環境影響較小,在大風天氣也可使用。

但是中置遮陽安裝空間狹小,不宜維修保養,一般採用手動控制,尺寸也不宜做大。它在遮陽裝置全部展開後,可基本阻止太陽輻射進入室內,也可通過調整百葉角度、百葉簾展開位置調整室內採光、受熱。經過有關部門測試,採用第一種中置遮陽形式的外窗,保溫效能有明顯提公升,氣密性能沒有影響;採用第二種遮陽形式的外窗由於是雙層窗構造,外窗整體的保溫效能及氣密性能高於單層窗構造;第三種用於幕牆,對幕牆的氣密性和保溫效能沒有影響。

後兩種中置遮陽的結構比第一種複雜,成本較高。

對於居住建築,採用中置遮陽裝置,外窗的保溫效能均有較好的表現。內建遮陽百葉對於外窗保溫效能有較大的提高,但對於外窗氣密性能沒有任何影響。第二種中置遮陽裝置由於採用雙層窗構造,外窗的氣密性會有較好的表現,對於北京地區的氣候條件有較好的適用性,若遮陽裝置的可靠性沒有問題,是北京地區遮陽裝置的乙個不錯的選擇,在既有建築技能改造和新建建築中均可使用。

第三種多用於公共建築,居住建築較少採用,它可使用各種現代化的控制方式,對智慧型建築和自動化程度要求較高的,建築是乙個很好的選擇。對於公共建築,前兩種中置遮陽控制方式多為手動,尺寸不能做的太大,對實現智慧型控制不利,對於自動化控制要求不高或既有建築改造的公共建築是乙個不錯的選擇。若自動化要求較高的可採用第三種中置遮陽,可實現自動化控制,遮陽效果也較好。

3.3外遮陽

外遮陽分為活動式和固定式兩種。

固定式外遮陽分為水平式、垂直式、綜合式和擋板式四種。由設計人員根據當地的太陽輻射角度和太陽輻射強度設計尺寸和安裝方式。該種外遮陽安裝好以後,只能遮擋設計角度的陽光,不能控制、調整。

但是結構簡單,安裝好後基本無需維修。該種遮陽裝置需在外立面總體設計時,與外立面的裝修同意設計。

活動外遮陽分為布捲簾、百葉捲簾、遮陽蓬、翻板等,材質有布、木質、鋁合金、不鏽鋼等。一般採用電動、遙控控制。遮陽裝置安裝在室外,受外界環境影響較大,在外界風力超過遮陽裝置承受能力時,需收起捲簾,下大雨時也不能使用。

遮陽裝置維繫保養困難,需與外窗設計統一考慮。百葉為中空構造,內部填充聚胺脂保溫材料的硬質捲簾,可較大幅度提高外窗氣密性能和保溫效能,但造價較高。

對於居住建築而言,固定式外遮陽和活動式外遮陽均可採用。活動室外遮陽遮陽效果可根據使用者生活習慣進行調整,遮陽效果較好。兩種遮陽裝置對建築外裝飾效果有重要的影響,設計時要全盤考慮,整體安裝。

對於北京地區,百葉簾外遮陽對好能夠填充了保溫材料的硬質捲簾,該捲簾具有一定的抗風能力,對外窗整體的氣密性和保溫效能都有提高,若經濟上許可的話,採用該種外遮陽效果最佳。對於公共建築,公共建築的外遮陽一般採用固定式或活動式。固定式安裝在外窗周邊或屋面,對外窗的氣密性能和保溫效能沒有影響。

活動式主要為翻版形式,水平翻板和垂直翻板均可,可採用手動開關、遙控、風光雨溫控制及智慧型化控制方式,可與智慧型建築控制系統結合,由**控制室進行統一控制,在取得良好的遮陽效果的基礎上,美化建築裝飾的效果。

3.4三種遮陽比較

在三類遮陽中,內遮陽不能把所有太陽輻射隔離到室外,遮陽效果最差,但是由於其安裝在室內,空間寬廣,可根據房間開間尺寸設計,遮陽裝置尺寸可做的很大。中置遮陽可較好的改善外窗的保溫效能,但安裝空間狹小, 不易維修保養。外遮陽效果最好,但受外界環境影響較大,且高層建築的外立面不易維護保養。

具體使用要結合投資額、設計要求和現場實際情況進行選擇。

四、自然通風

4.1研究背景

自然通風是一項很原始的技術,住宅的自然通風設計始終伴隨著住宅的發展,其發展過程主要包含以下三個階段:

第一階段,在人類建造技術比較低的年代,在這一階段,住宅自然通風都是依靠自然作用力,人們通過住宅的規劃布局和出色的建造手段來彌補技術的不足,創造出許許多多的被動式通風技術手段,合理的改善了人們的居住環境,積攢了寶貴的建造經驗。第二階段,科學技術的不斷發展不斷提公升著人們的居住水平和生活水平,空調技術應運而生。依靠室內空調的調節,人們可以人為的隨意改變室內溫度,擺脫了外界氣候的影響,至此,住宅傳統的自然通風手段逐步被建築設計師忽視,從而更多的依賴機械通風裝置。

第三階段,空調調節的弊端直接引發了現階段人們對居住環境的重新思考,如何最大限度發揮自然通風,減少空調使用開始成為建築設計師首先要考慮的問題,這也提醒人們開始重視傳統的被動式自然通風技術,新的綠色、低碳理念和技術開始慢慢發展和使用。

4.2影響自然通風的因素

室內自然通風是乙個複雜的物理氣體流動過程,因此,影響因素多種多樣,大到區域氣候、區域規劃,小到房間的開窗方式、遮陽構件,都會或多或少的在一定程度上影響到室內通風狀況。結合建築師比較容易操控的被動式設計策略,本文對住宅戶型平面布局、房間開窗洞口位置、開窗方式、遮陽方式等幾個方面重點研究,通過理論研究結合軟體模擬,詳細歸納概括各種因素對室內通風的影響狀況。

4.2.1戶型平面布局

住宅戶型設計是影響室內通風狀況的決定性因素,在中國城市化程序的快速發展過程中,由於受到開發強度、體型係數、建築密度的影響,建築師在住宅的規劃設計中並不能完全保證每戶都能得到良好的通風效果,多數住宅在設計過程中並沒有專門考慮室內空氣環境的疏導,室內容易產生汙染物的位置如餐廳,衛生間等部位往往是容易忽略的位置。

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