建筑遮阳技术在西安地区的应用

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【摘 要】建筑遮阳是一种重要的建筑节能方法,有很强的推广意义.在西安地区,本文通过研究各种遮阳方式,力图寻找出适合当地气候特点的并且行的遮阳方式.

【关 键 词】建筑节能；建筑遮阳；西安地区

1.引言

在绿色建筑的设计理念逐渐受到全球关注的今天,西方国家已经开始了他们的绿色实践,而我国的绿色建筑概念尚处于刚刚起步阶段,再具体在西安绿色的建筑设计理念更是处于萌芽状态.在西安地区,近年来夏天温度持续升高,如何在建筑中合理的利用与节约能源已为越来越多的建筑师们所关注,并且建筑节能在理论方面也得到快速的发展.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.本文是在全球绿色建筑设计的大背景下,以建筑遮阳为切入点,结合西安实际,对各种建筑遮阳方式的具体使用的优劣效果进行了初探.

2.建筑遮阳必要性

（1）窗户是建筑护结构的开口部位,是阻隔外界气候侵扰的基本屏障.窗户应该满足人们对采光、日照、通风、观赏方面的基本要求,同时也应该具备良好的保温、隔热、隔声性能和抗风压强度.在窗户的多种功能中,窗户的节能与热舒适问题十分突出.与建筑围护结构的其他部分,即墙体和屋面相比较,窗户是薄壁轻质构件,是建筑保温、隔热、隔声最薄弱的环节；窗户不仅存在与其他围护结构所共有的温差传热问题,还有通过窗户缝隙的空气渗热,特别是通过玻璃的太阳辐射传热问题.所以窗户是建筑节能的关键所在,如何解决热量的对流问题则是建筑节能的重点.

（2）建筑遮阳是防止直射阳光照入室内以减少透入的太阳辐射热量,防止夏季室内过热,特别是避免局部过热、产生眩光以及保护物品而采取的一种建筑措施.在节能方面,建筑遮阳是立竿见影的有效方法,而且遮阳构件是影响建筑形体和美感的重要要素.例如,上海建筑科学研究院设计的上海生态示范楼采用了大量的外遮阳技术,仅外遮阳技术一项的节能率就达20%以上；国内首例绿色建筑改造项目——上海张江集电港办公中心采用了活动外遮阳技术,总体节能率达到65%以上；南京万科金色家园对采用百叶外遮阳和不采用外遮阳情况下的热舒适性、采光系数、耗电量等进行了测试,结果表明,西北向采用百叶遮阳有效地提高了室内的热舒适性,显著降低了空调能耗,起到了很好的节能效果.可见,建筑遮阳是建筑节能的主要手段之一.

3.建筑遮阳的类型

目前,遮阳措施很多,可概括为三大类：利用绿化的遮阳,结合建筑构件处理的遮阳和专门设置的遮阳.利用绿化遮阳主要是指在建筑附近或上面种植树木、攀爬植物、灌木和一些建筑结构如藤架、梁再结合城市形状,能够帮助调节微气候.选择性的种植不仅可以遮挡窗口,其他洞口,还可以遮挡整个里面和屋顶,继而降低了热传导和热辐射得热.结合建筑构件处理的手法,常见的有：加宽挑檐、外廊、凹廊、阳台、旋窗等.专门设置的遮阳包括水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳、挡板遮阳、百叶内遮阳、内遮阳加镀膜、活动百叶外遮阳等.

4.西安的气候特征和遮阳特点

（1）西安气候属暖温带半湿润大陆性季风气候.四季分明,夏季炎热多雨,冬季寒冷少雨雪,春秋时有连阴雨天气出现.年极端最高气温35～41.8℃；极端最低-16～-20℃.全年以7月最热,月平均气温26.1～26.3℃,月平均最高气温32℃左右；1月最冷,月平均气温-0.3～-1.3℃,月平均最低气温-4℃左右,年较差达26～27℃.全年盛行风向为东北风.

图1爬山虎遮阳（2）西安夏季炎热并且较长,有较大的使用建筑遮阳措施来节能的空间,于此同时,西安冬季寒冷少雪,阳光能充分进入室内也相当重要,因此,在这里采用建筑遮阳的一个重点与难点就是如何有效的解决夏季遮阳又不影响冬季采光的问题.在西安,南北朝向的建筑具有良好的采光通风的特点,是西安人最喜爱的建筑朝向,这种朝向建筑的特点是：南立面是常年受光面,北立面不受日照,东西两侧分别受到早晚的太阳斜向照射.以下部分是各种遮阳类型在西安地区的应用分析.

5.西安建筑遮阳分析

5.1绿化的遮阳（见图1）.西安的暖温带半湿润大陆性季风气候适宜多种植物生长.阔叶落叶树木在西安最为常见,我们可以看到路旁高大的法国梧桐树几乎成为了西安的标志,这种落叶树可以在夏季提供充分的遮阳,而在冬季又不会影响珍贵的阳光进入室内,同时,高大的树木也是装点城市的不错选择.常青树木可以提供常年遮阳,但冬季影响采光,应慎重使用.“爬山虎”也是西安地区常见的一种有效的遮阳植物,它除遮阳外还可降低墙附近的风速,常被应用于东西山墙上.在选择树木遮阳时应注意其与墙面的距离关系,加以正确使用,可谓是一种经济、有效而又美观的遮阳选择.但绿化遮阳的局限性在于只对多层建筑有效而不适用与高层建筑.

图2结合建筑构件遮阳在西安的应用5.2结合建筑构件遮阳（见图2）.在西安这个冬季寒冷,阳光珍贵的地区,结合建筑构件处理的手法这种遮阳手法的一个重要的特点是常年固定不变,这一点所带来的问题就是它夏季可以用来遮阳的同时冬季会遮挡阳光的进入.因此,应这种遮阳方法应慎重在南立面使用,而在东、西山墙面使用较为合理.此外,结合建筑构件遮阳应注意与建筑形体的充分结合,尽量使满足遮阳的同时达到良好的建筑形体效果.

5.3专门设置的遮阳.这种遮阳方法又可分为固定式和活动式遮阳.

（1）固定式遮阳常（见图3）.作为外遮阳,具有很好的外观可视性,典型的设施有水平式遮阳和垂直式遮阳.水平式遮阳是一种常见的固定遮阳设施,并且是用于控制太阳高度角比较大的直射太阳辐射的最简单的设施,在北半球,它主要被用在南向立面上.垂直式遮阳板,常被应用于在东向和西向的立面上,用于遮挡太阳高度角比较低时的成角度的阳光直射.在固定遮阳设施设计中,洞口的朝向是主要决定因素,在南向立面上完好设计的水平式遮阳板能在盛夏时提供好的遮阳,同时在冬季时允许太阳辐射渗入.水平式遮阳板在低角度的早上和下午不能有效的阻挡太阳辐射,尤其在东向和西向立面上,而垂直式遮阳板能在这方面提供一些保护,但同时也降低了室内照度.此种遮阳方式在南方地区可以提供不错的遮阳效果,但在西安如何解决不影响冬季采光的问题还是一个难点,所以同结合建筑构件遮阳一样此种遮阳应用在东西立面较为合理,不建议在南向立面使用.

（2）活动式遮阳（见图4）.,这种遮阳方式可用在室内和室外.在室内它很容易被控制而且还很廉价.如内置活动百叶帘,成横式或竖式留空穿叠,随太阳入射情况可全遮全放,或局部放下,百叶角度可调整,既可遮阳又利于通风.此种方法的缺点是不能有效减少太阳辐射余热进入室内,遮阳隔热效率低于外遮阳.