夏热冬暖地区建筑遮阳设计原则初探

陈勇明 （重庆大学建筑城规学院，重庆 400045）

0 前 言

夏热冬暖地区气候炎热、日照强烈，良好的遮阳设计不仅有助于节能，改善室内热环境，符合可持续发展的要求，而且遮阳构件成为影响建筑形体和美感的关键要素，特别是新的遮阳构件和构造往往成为凸显建筑高技术和现代感的重要组成部分，丰富了建筑师的造型手法。因此，为夏热冬暖地区建筑遮阳设计制定指导性的原则，尤为重要。

1 相关概念及理论

1.1 相关概念

1.1.1 夏热冬暖地区

我国节能设计标准按地域分为五大气候区，即严寒地区、寒冷地区、夏热冬冷地区、夏热冬暖地区和温和地区。夏热冬暖地区位于我国南部，在北纬27°以南，东经97°以东，包括海南全境、广东大部、广西大部、福建南部、云南小部分，以及香港、澳门与台湾。夏热冬暖地区有南北区之分，文章以主要气候代表性的南区为重点研究对象。

1.1.2 建筑遮阳

建筑遮阳是为了防止阳光过分照射入建筑物内，防止建筑物的外围护结构被阳光过分加热，达到降低室内温度和空调能耗、营造室内舒适的热环境和光环境的目的而采用的遮蔽措施。

1.2 相关理论概述

1.2.1 建筑遮阳类型

建筑遮阳按遮阳元素属性分类，可分为：建筑形体遮阳方式；建筑构件兼顾遮阳方式；专设构件遮阳方式；绿化遮阳方式。按控制程度分类，可分为：固定式遮阳方式；可调节式遮阳方式。按设立位置分类，可分为：内遮阳方式；中间遮阳方式；外遮阳方式。其中，专设构件遮阳方式及外遮阳方式的遮阳效果最好；绿化遮阳方式是最生态和环保的遮阳方式，但由于生物属性有局限性；固定式遮阳方式耐久性好，结构简单，造价低，适用范围广；可调节式遮阳方式具有优越的遮阳性能，不阻挡建筑采光和通风，并且能形成多变的立面效果；内遮阳方式使用方便，收放自如，和生活密不可分，但是遮阳效果不及外遮阳方式[1]。

1.2.2 夏热冬暖地区建筑遮阳的历史

夏热冬暖地区传统建筑中,没有现代的空调采暖设备,仅依靠建筑自身的处理,营造出适宜的生活环境,同时呈现出了独特的地域文化特色。传统建筑中主要采用的遮阳方法有：利用院落平面布局的形式来遮阳；利用坡屋面的瓦垅、瓦坑以及封火山墙遮阳；利用挑檐和建筑形体进行遮阳；利用窗体自身的构造形式和材料来遮阳；另外，骑楼和阳台也是常用的遮阳方式。

20世纪30～40年代，西风东渐，现代建筑理念在中国建筑上也得到了体现。西方的混凝土遮阳板也大量出现在我国建筑上，并且在造型和构造等方面有了相应的研究。解放后，华南工学院(现华南理工大学)教授夏昌世先生将屋顶隔热和窗口遮阳的研究成果付之实践，创造了使人耳目一新的“夏氏遮阳”。

改革开放后，西方现代建筑理念和高新技术手段涌入了国门，成为国内建筑师学习和模仿的榜样。但缺少系统理论研究的支持，相关技术水平也较低，多采用固定式混凝土板形式，遮阳效果不尽如人意。随着相关理论研究和技术发展，现阶段我国的建筑遮阳逐渐赶上了世界潮流，从理论到实践，都有了长足的进步。

2 建筑遮阳设计应该结合气候性

2.1 夏热冬暖地区气候特征及技术难点

2.1.1 气候特征

《建筑气候区划标准》中将全国划分为7个一级区，夏热冬暖地区横跨了第Ⅲ气候区和第IV气候区。夏热冬暖北区属于第Ⅲ气候区，其节能设计标准位于夏热冬暖地区和夏热冬冷地区之间;夏热冬暖南区属于第IV气候区，是本文研究的重点。

根据《建筑气候区划标准》及《民用建筑热工设计规范》及相关统计资料，第IV气候区即夏热冬暖南区的气候特征为:长夏无冬，气温年较差和日较差均小；四季潮湿，夏季尤为突出；降雨量居全国首位，沿海地区多暴雨和台风；日照较小，太阳高度角小，太阳辐射强烈；经常与湿热、瘴气、强光、多雨联系起来。

2.1.2 夏热冬暖地区遮阳设计技术难点及遮阳目标

由夏热冬暖地区的地理气候特征，可推导该地区的遮阳设计的主要技术难点及遮阳目标:①进行有效的隔热；②解决通风、潮湿与隔热的矛盾；③日照小辐射强烈的情况下太阳能的高效利用；④常年湿热的情况下技术材料的持久性与耐潮性；⑤解决该地区集中时间段空调能耗超负荷问题；⑥解决夏季防止太阳辐射和冬季利用太阳辐射的矛盾。

2.2 选择合适的遮阳形式

适宜的建筑遮阳方式能减少太阳辐射通过窗口进入室内和围护结构吸收太阳辐射加重室内热负荷；能有效的防止眩光、反射和分配光线；能丰富建筑立面动态感，增加立面层次与美感。Olgyay在《Solar Control&Shading Devices》一书中指出，对于特定房间的遮阳设计应依照以下步骤进行：①确定一年中的过热季节，大多数遮阳措施的设计主要针对过热季节；②根据房间的特定的功能，确定每日和每年需要遮阳的时段；③确定太阳临界照射角度；④确定遮阳措施的形式和种类。可见，建筑遮阳方式的功能是有限制条件的，它需要在自身和外界双重因素共同制约下才能发挥作用。

2.2.1 日照因素的影响

遮阳的首要目的是阻挡多余的日照，因此必需掌握不同地区一年之内太阳运行规律，该规律以太阳的高度角与方位角为特征。确定太阳高度角与方位角的目的是精确的了解特定地域日照时间方位，从而为因地制宜选择合理的建筑遮阳方式打下基础。

2.2.2 太阳辐射因素的影响

太阳辐射从三方面作用于建筑：直接辐射、天空散射辐射和地面反射辐射。其中，前两部分占辐射总量的绝大多数。太阳高度角决定了低纬度地区比高纬度地区、中午比早晚的太阳直射辐射要强烈。理论上，不考虑天气因素，屋顶接受的太阳辐射最强，此外，东西向最大，南向次之，北向最小。南向窗户多用于主要使用房间，应多采用遮阳措施。而有效减小太阳直射得热是改善东、西向房间室内环境的基本途径。

2.2.3 地域气候因素的影响

在夏热冬暖地区，夏季遮阳方式主要考虑遮阳和自然通风，多采用外置式水平遮阳百叶、遮阳板。该地区建筑遮阳可不考虑冬季对阳光的遮挡，可采取固定遮阳方式，但为获得更好的遮阳、通风效果还是以可调节式遮阳方式为主。

2.3 选择合适的色调

遮阳设施的颜色能影响遮阳设施对太阳辐射的吸收率，同时影响室内光环境的舒适度。一般而言，以夏季隔热为主的遮阳设施，外表面颜色稍浅为好，以降低对太阳辐射的吸收，内表面的颜色稍暗为好，可以避免产生眩光，同时应该注意避免造成过暗的室内视觉环境。[2]

3 建筑遮阳设计应该符合形式美

“古今中外的建筑，尽管在形式处理方面有极大的差别，但凡属优秀作品，必然遵循一个共同的准则——多样统一。因而，只有多样统一堪称之为形式美的规律。至于主从、对比、韵律、比例、尺度、均衡等，都不过是多样统一在某一方面的体现，如果鼓励的看，它们本身都不能当做形式美的规律来对待。”[3]解决建筑形式问题，固然要从功能、技术和经济等多方面考虑，但最终都还是要遵循建筑形式美的基本规律，运用建筑构图手段，以使设计的图式化过程得以完美的表达。因此，建筑遮阳设计同样需要遵循形式美的规律，以下列举三个方面可作为参考。

3.1 整体性与对比性

在结合建筑遮阳设计中，要注意将遮阳与建筑一体化设计。采用统一一致的建筑遮阳构件，可以很好的突出立面的整体性,还应该注意局部与整体的关系。不同形式的遮阳板，如横向和竖向的综合式遮阳构件,在起到遮阳作用的同时,又使立面从实墙到虚墙成功过渡，使建筑结构美也产生了强烈的虚实对比，生动并且栩栩如生。体形轮廓高低错落、立面形成的凹凸关系也能形成虚实对比,开窗、凹陷、挖减等的手法的运用也令建筑外立面取得丰富的虚实对比艺术效果。

3.2 韵律美与层次感

在建筑遮阳构件的设计中，通过有组织的变化，有规律的重复,形成节奏感,给人以美的感受，呈现出一种统一的韵律美和层次感。常用的韵律手法有连续韵律、渐变韵律、交错韵律和起伏韵律等。运用遮阳构件创造丰富的韵律美和层次感，是现代结合遮阳的建筑造型设计中常用的手法；也可通过出挑或框架式的遮阳构件的局部变化，来丰富外立面整体秩序下的层次。[4]

3.3 色彩与质感

色彩是最敏感、最富表情的视觉要素,能给人强烈的视觉冲击,同时可以附加大量的信息,使结合遮阳的建筑立面设计和视觉造型的表达具有更多的的可能性和灵活性。在遮阳设计中,除了色彩的选择和处理,质感也同样重要。在结合遮阳的建筑立面设计汇总应该充分利用各种材质质感的特性,进行巧妙的有机组合,使各种遮阳构件产生不同的表现力和观感，使人产生不同的心理。

4 建筑遮阳设计应进行传承与创新

形式美的基本原则对于建筑设计来说，只能为我们提供一些规矩，而不能代表整个建筑创作。形式美并不是就相当于建筑美，形式美只限于抽象形式本身外在的联系，即使达到了多样统一，也还是需要通过建筑形象唤起人的思想感情上的共鸣，体现出建筑的内涵和意蕴。同样，建筑遮阳设计在立意与构思上也要重视这个问题。

建筑遮阳形式不可避免地要反映某个特定历史时期和特定民族、地区的特点。失去建筑地域性，失去建筑的时代性，建筑发展都将误入岐途，这两者的相互依存、紧密相连，正是宏观建筑风格时空意义上的真谛所在。因此，建筑遮阳设计中传承与创新十分重要。

4.1 地域性

全球化的浪潮对于文化艺术来说是一把双刃剑，一方面信息的全球性快速传播使世界越来越小，它促使各种不同的文化得以充分交流，另一方面它也使文化的地域独特性越来越弱，在建筑上的体现则是世界各地的建筑越来越像。如何在世界大同的环境中创造多样性的建筑就成了建筑师所必须面对的问题。在创作中保持自己的独创性，通过地方性材料的挖掘、地方性工艺的运用、对地方环境的研究可能是建筑师的手段之一。[5]

地域性建筑指以特定地方的特定自然因素为主，辅以特定人文因素为特色的建筑作品。因此，建筑遮阳设计中应该立足地域自然生态与人文社会，才能创造出合情合理的优秀作品。

4.2 形式与技术的创新

我国传统建筑文化，固然是我们建筑创作取之不尽、用之不竭的源泉，但要跟上飞速发展的时代，只有突破传统建筑文化的局限性，才能有所创造，有所进步。应努力借鉴国外建筑创新的先进经验，并通过移植、嫁接，使之根植于本土，从而创造出具有中国特色的新建筑风格来。

除地域性建筑的基本要求外，建筑遮阳设计应更多地汲取现代建筑的建筑材料、技术手段和建造方式，呈现出建筑的理念更新。关于建筑技术与建筑形式辩证关系的讨论从未停止过，在21世纪的今天，是建筑设计思潮最繁盛的时期，是建筑技术发展最快速的时期，建筑形式与技术的对立统一关系正是建筑遮阳设计过程应当注重的创新过程。

5 结 语

在建筑遮阳设计中,建筑师需要掌握影响遮阳的各个方面因素,在设计合理的遮阳方式后也要让整个建筑外观具有形态美,并且满足大部分的审美需求,使整栋建筑外观让人赏心悦目。结合遮阳的建筑造型设计在技术和审美以及其他限制条件下展现出不同的艺术效果。它不仅应在建筑功能方面得到很好的发挥,也应是符合现在建筑节能的发展趋势,同时也很好的表现了建筑的地域性和现代性。

[1]崔泽锋,建筑遮阳方式研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学,2008.

[2]李峥嵘,赵群,展磊.建筑遮阳与节能[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[3]彭一刚.建筑空间组合论（第二版）[M].北京,中国建筑工业出版社,2007.

[4]黄超.结合遮阳的建筑立面设计原则及方法[D].成都：西南交通大学,2013.

[5]王育林.现代建筑运动的地域性拓展[D].天津：天津大学,2005.