外遮阳技术在某高校人文社科楼的应用研究★

张 伟 金 雷 宋红伟 李海洋 徐文俊

(南华大学建筑学院,湖南 衡阳 421001)

0 引言

随着绿色建筑的发展，建筑能耗问题得到更多的关注，建筑需进行节能设计，其中，建筑外遮阳技术就能有效地降低建筑能耗[1]。如何针对不同气候带，不同建筑形式，进行建筑外遮阳设计是解决建筑能耗的关键问题，本篇旨在目前国内外对建筑外遮阳技术研究的基础上，对某高校人文社科楼的固定外遮阳技术的应用剖析，提出适合于当地气候的建筑外遮阳设计方案。

1 建筑遮阳类型

1.1 技术层面

技术层面上可分为低、中、高三层次，具体如下：

1)低技术层有四类：a.建筑形体与构件遮阳。利用建筑自身结构如建筑的屋顶、外廊、阳台等凹凸的构件形成阴影对建筑自身产生遮挡作用。b.固定式遮阳。为了建筑遮阳而设置的不可调节的遮阳构件，例如水泥遮阳板、栏栅、百叶等。c.室内帘幕遮阳。常用于办公、住宅等场所。是利用帘幕在建筑的室内对窗户遮挡。d.绿化遮阳。主要是在建筑外立面种植可攀爬的绿色植物，利用植物的叶子对阳光产生遮挡作用和植物的蒸腾作用，可以降低建筑外表面的壁面温度和室外局部的空气温度，减少进入室内的热量从而影响建筑的室内热环境[2]。

2)中等技术层面主要是考虑季节的变化导致建筑对阳光的需求程度不同，夏季利用遮阳构件减少直射阳光对室内热环境的影响。但在冬季这些构件将阻挡阳光的射入导致建筑采暖能耗的加大，因此对需要考虑夏季遮阳冬季采暖的地域(如衡阳处于夏热冬冷地区)一般采用可调节的遮阳形式，主要是利用人工调节的遮阳设施、选择透光性的遮阳材料。

3)高技术层面。指的是根据外界阳光入射角及照度变化和室内对阳光的需求，由计算机监控控制和智能节点控制系统来自动调整遮阳效果。从而满足室内舒适、高效、节能环保的需求[3]。

1.2 设置位置

设置位置通常分为内遮阳、中间遮阳与外遮阳[4]。外遮阳是指安装在建筑外围护结构外侧的遮阳构件，其形式材料丰富多彩。内遮阳指的是安装在建筑外围护结构内侧的遮阳设施，一般多采用窗帘、遮阳百叶等。中间遮阳适用于双层玻璃幕墙或透明的复合型墙体的空腔中、多采用可调节的遮阳百叶[5]。

1.3 遮阳材料

传统的遮阳材料为钢筋混凝土墙、木材、织物、植物等。目前建筑遮阳产品主要有轻质的金属、合金、高分子化合物、透光性玻璃、膜等。

2 建筑外遮阳的基本形式

1)水平遮阳。

在窗顶前伸出平板，为了有效的遮挡太阳高度角较大的阳光，主要使用在建筑的南立面。

2)垂直遮阳。

是设于窗外玻璃垂直方向的，其能有效地遮挡太阳高度角较小的，从玻璃窗侧面斜射进来的阳光。这种形式主要适用于东北、北、西北的建筑立面。

3)花格栅遮阳。

是水平和垂直遮阳的综合，采用横向和竖向的遮阳板相互配合，形成密集的阴影带，减少阳光直接照射到玻璃幕墙上，对各种朝向和高度角的阳光都比较有效的遮挡。

4)活动百叶遮阳。

是通过旋转百叶的角度来调整进光量，冬季可将百叶收起来，让更多的阳光进入室内；夏季将百叶散开，阻止阳光进入室内。

5)外遮阳百叶帘。

通风透气性能好，可调节室内光照强度，尤其适用于办公房间和教室。百叶帘既可以升降，也可以调整角度，在遮阳和采光、通风之间达到了很好的平衡，且百叶帘不易褪色、不变形、隔热效果好，因而广泛的应用于办公楼和住宅上。

6)遮阳篷。

是外遮阳的重要形式，可分为重型简式遮阳篷、罩壳式遮阳篷、斜伸式遮阳篷等，一般采用全铝合金骨架结构，保证整个结构既轻巧又牢固，结构表面阳极氧化处理，使其外观持久亮丽。

7)绿化遮阳。

是一种适合于低层建筑，既美观又经济有效的遮阳方式，主要是利用树木或藤蔓植物来起到遮阳作用。藤蔓植物攀附的水平棚架起到水平遮阳作用，垂直棚架起挡板遮阳作用[6-8]。

3 人文社科楼外遮阳技术的设计分析

根据地理环境，建筑的形式，该人文社科楼应主要考虑北面和南面遮阳，东西面直射的阳光是造成建筑能耗的主要原因，所以经过研究在东西立面将采用综合遮阳与花格栅遮阳形式，两种遮阳形式的结合运用可以有效的遮挡太阳高度角较大的直射阳光和高度角中等的直射阳光。黑色的遮阳构件易于从白的墙面上突显出来，使得建筑立面变得丰富，木色栏栅的使用在建筑立面形式上起到点缀作用，使得原本黑白相间的立面增添一些活力，见图1。

其次在北立面采用斜向东45°的垂直遮阳板，主要目的是为减小太阳高度角较低时对建筑的直射，其次考虑到衡阳潮湿的气候特点，春、秋季建筑内的通风也很重要，故将遮阳板倾斜45°可以起到减少对风的阻挡作用，且在立面形式上表现出更加的丰富灵动。白色是对光吸收最少的颜色，太阳光照射在遮阳构件上可以更多的反射，减少通过窗户进入室内的热量，所以北立面采用白色遮阳构件，见图2。

南立面采用的是水平遮阳与垂直遮阳形式相结合的综合式遮阳。水平遮阳主要是为了遮挡太阳高度角较大的直射光，而垂直遮阳既能有效地遮挡太阳高度角较小的，从玻璃窗侧面斜射进来的阳光，又能起到丰富建筑立面，使得建筑在形式上达到统一。

白色构件的运用不但减小了阳光对建筑的影响而且使得建筑立面简洁一致，见图3。中庭为营造出明亮通透的空间采用了新型遮阳材料Low-E玻璃与花格栅遮阳结合(见图4)。Low-E玻璃具有良好的透光性能，其次也可以阻挡阳光对室热环境的影响，花格栅的运用不但起到遮阳作用而且可以使得内部空间具有良好的光影效果。

4 结语

在建筑的遮阳设计中，特别是对夏热冬冷地区，为了提供良好的室内热环境以及降低建筑能耗，通常在建筑外立面采取遮阳技术设计。根据太阳高度角的不同，通常在低技术层面建筑的东西立面采用综合遮阳与花格栅遮阳形式，南立面采用的是水平遮阳与垂直遮阳形式相结合的综合式遮阳，北立面采用斜向东45°的垂直遮阳板。不同的遮阳形式造成建筑立面形式的多样化。通常一个建筑立面设计会结合几种不同的遮阳方式，其次遮阳构件对建筑外遮阳的效果也存在着不同的影响，对于颜色的选择则应结合建筑的形式特点进行设计。