王波濤

(麗水學(xué)院土木工程系，浙江 麗水 323000)

1 研究背景

在全球性競(jìng)爭(zhēng)中，國(guó)家和區(qū)域之間的競(jìng)爭(zhēng)以城市為重點(diǎn)，而城市之間的競(jìng)爭(zhēng)也已從“20世紀(jì)80年代的規(guī)模競(jìng)爭(zhēng)、90年代的綜合實(shí)力競(jìng)爭(zhēng)演變成21世紀(jì)的城市個(gè)性魅力的競(jìng)爭(zhēng)”。城市是時(shí)代進(jìn)步中不可估量的推動(dòng)者，杭州更是一個(gè)重要的推動(dòng)者。“上有天堂，下有蘇杭”，作為國(guó)內(nèi)著名的旅游勝地，僅2010年杭州市接待海外游客230.4萬人次，僅次于北京、上海、廣州、深圳和珠海。杭州屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，四季分明，光照充足，雨量充沛。年平均氣溫17.5℃，夏季平均氣溫28.6℃，經(jīng)常高達(dá)38℃，冬季平均氣溫3.8℃。年平均降雨量1 435 mm。

目前，杭州城市內(nèi)部分居民樓的遮陽棚已得到統(tǒng)一的安裝，全部為綠色透明的塑料材質(zhì)搭建而成。但是，杭州市內(nèi)非主要街道的遮陽系統(tǒng)存在年久失修或臟亂差以及居民不合理不正規(guī)地安裝遮陽系統(tǒng)的現(xiàn)象。城市視覺形象不單是一種物象特征，它反映了城市規(guī)劃者、建筑者和城市居民對(duì)城市的理解和追求，是城市文明程度的重要標(biāo)志之一，反映了一定時(shí)期內(nèi)城市藝術(shù)和技術(shù)所達(dá)到的水平。本文致力于能夠開發(fā)一種節(jié)能的遮陽系統(tǒng)，如智能型太陽能遮陽系統(tǒng)，系統(tǒng)主體部分由特殊材質(zhì)搭建而成，內(nèi)置太陽能蓄電池可以吸收太陽光能并將其儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化成電能供給照明等設(shè)備。

2 項(xiàng)目意義及目標(biāo)

本項(xiàng)目是要通過提升遮陽系統(tǒng)的美觀度提升建筑外觀美感從而塑造城市視覺形象，營(yíng)造城市視覺形象良好的氛圍。遮陽系統(tǒng)對(duì)于建筑的作用是多元化的，它不單能遮陽擋雨而且能增加建筑美感。遮陽系統(tǒng)通過輕巧的材料設(shè)計(jì)成優(yōu)美的形式，成為建筑造型的一部分。

在歐洲已經(jīng)把遮陽系統(tǒng)作為一種設(shè)計(jì)元素加以利用，這種具有動(dòng)感的建筑形象成為了建筑時(shí)尚需要，成為一種新的現(xiàn)代建筑形態(tài)而存在。

杭州身為一個(gè)世界級(jí)的旅游城市，其形象影響著杭城的旅游熱度。不幸的是，部分居民建筑遮陽板不統(tǒng)一等原因嚴(yán)重影響了杭州整體的城市形象，這就需要通過解決遮陽板問題來改觀杭州的城市形象，甚至是通過設(shè)計(jì)新的遮陽系統(tǒng)來提高杭州城的城市形象。

本項(xiàng)目通過研究杭州各街道遮陽系統(tǒng)種類的分類情況及其外觀對(duì)城市形象的影響，結(jié)合杭州各個(gè)主要街道的遮陽系統(tǒng)的了解與分析，設(shè)計(jì)出一款能吸收太陽光能并將其儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化成電能供給照明等設(shè)備的遮陽系統(tǒng)。同時(shí)，該太陽能遮陽板具有遮風(fēng)擋雨的功能。最終要實(shí)現(xiàn)將這款太陽能遮陽板向更多的城市推廣使用。

3 杭州遮陽系統(tǒng)現(xiàn)狀的調(diào)查分析

3.1 杭城遮陽棚現(xiàn)狀

戶外遮陽棚的分類方式有很多，按其形狀和效果而言，可分為水平遮陽棚、垂直遮陽棚、混合遮陽棚及遮擋遮陽棚四種基本形式;按照遮陽棚控制方式的不同，可以分為無線遙控、紅外遙控、手動(dòng)控制以及智能化控制;但是縱觀整個(gè)城市，從使用情況角度可以把城市內(nèi)的遮陽棚分為民居建筑、商業(yè)區(qū)建筑、景區(qū)遮陽棚。遮陽棚對(duì)于建筑具有重要作用。

3.1.1 民居建筑中的遮陽棚

杭州，夏天十分炎熱，陽光直射室內(nèi)，使房間局部過熱并產(chǎn)生眩光，嚴(yán)重影響了人們的生活。遮陽棚有效的防止室內(nèi)產(chǎn)生局部過熱和眩光，所以它在杭城使用率極高。遮陽棚材料多為磨砂玻璃、遮光玻璃、彩色玻璃等，顏色多為綠色，對(duì)太陽光波具有一定的折射或散射功能。但是此類遮陽棚對(duì)于民居造成了一些問題，如遮陽棚對(duì)房間通風(fēng)有一定的阻擋作用和減弱陽光強(qiáng)度和亮度，使得室內(nèi)變暗等不利影響。因此，利用門窗的透光材料本身遮陽，有一定局限性。

在戶外調(diào)查中我們發(fā)現(xiàn)，由于是民居建筑，大部分的遮陽棚為居民自行安裝，同一幢居民樓上的遮陽棚，款式、顏色、材料、外觀各不相同，還有部分未安裝遮陽棚，顯得雜亂不堪，嚴(yán)重影響了街道的美觀狀況，見圖1。這些情況在杭州市內(nèi)相當(dāng)普遍。但在一些新建的小區(qū)中，遮陽棚均為統(tǒng)一安裝，從外觀來看要比前者好，給人一種整齊劃一的美感，見圖2。

圖1 居民自行安裝的遮陽棚

圖2 新建小區(qū)統(tǒng)一安裝的遮陽棚

3.1.2 商業(yè)建筑區(qū)的遮陽棚

商業(yè)區(qū)的建筑以寫字樓以及大型商場(chǎng)為主，為了保持室內(nèi)溫度，必須開空調(diào)調(diào)溫。據(jù)統(tǒng)計(jì)，建筑外窗的能耗占建筑總能耗比重，一般可達(dá)到40%～50%。有效的建筑遮陽設(shè)施在夏季可以阻擋近85%的太陽輻射，改善室內(nèi)熱環(huán)境。許多大型建筑的遮陽棚并沒有像居民區(qū)的建筑一樣明顯，它充分利用了建筑本身，把遮陽棚與建筑融為一體，當(dāng)然這只是少數(shù)，更多的是沒有遮陽棚，或者僅僅對(duì)于建筑的一層設(shè)有很少的遮陽系統(tǒng)?，F(xiàn)在商業(yè)區(qū)建筑的外墻多為玻璃帷幕，就外觀來看符合現(xiàn)在人們的審美觀念，但是玻璃帷幕也帶來了很多的問題，如光污染以后，室內(nèi)溫度容易升高。

遮陽棚能有效阻擋陽光的直接照射，避免室內(nèi)溫度升高的問題，不管從經(jīng)濟(jì)利益方面還是節(jié)能方面這都是雙贏局面。

3.1.3 景區(qū)建筑用遮陽棚

據(jù)戶外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在杭州各景區(qū)附近的建筑多為低層建筑，景區(qū)以杭州西湖周邊為主，建筑多用于餐飲業(yè)，由于特殊的地理位置以及用處，建筑本身具有不同的風(fēng)格和特色。大部分景區(qū)建筑尤其是餐飲業(yè)的建筑，都附有獨(dú)具特色的遮陽棚、遮陽板等遮陽設(shè)施，這些遮陽棚和遮陽板與民居建筑和商業(yè)區(qū)建筑有著很大的不同，它不僅僅強(qiáng)調(diào)實(shí)用，更重要的是強(qiáng)調(diào)裝飾效果，所以它們的外觀都是符合現(xiàn)在人們的審美觀念。景區(qū)建筑遮陽棚多為歐式風(fēng)格，給景區(qū)以及餐飲店面增添了不少色彩，與景區(qū)周邊少量的民居建筑遮陽棚相比，產(chǎn)生了鮮明的對(duì)比，見圖3。

圖3 景區(qū)遮陽棚

3.2 對(duì)杭城遮陽系統(tǒng)的調(diào)查分析

為了能夠更深入了解市民對(duì)杭州遮陽系統(tǒng)的態(tài)度情況，我們進(jìn)行了3次杭州市不同地區(qū)的實(shí)地問卷調(diào)查，如杭州慶春路、武林路、湖濱路、延安路等主要路段著重進(jìn)行了調(diào)查。同時(shí)我們的調(diào)查問卷也在網(wǎng)絡(luò)上投放，最終，我們收回378份有效的實(shí)地調(diào)查問卷和143份網(wǎng)絡(luò)調(diào)查問卷。

經(jīng)過對(duì)收回的有效的調(diào)查問卷的統(tǒng)計(jì)分析，我們有許多重要的發(fā)現(xiàn)。首先，有88%的市民會(huì)去關(guān)注建筑的遮陽棚，而有64%的市民偶爾會(huì)關(guān)注到建筑的遮陽棚。其次，44%的人認(rèn)為遮陽棚既美化了環(huán)境，也對(duì)環(huán)境起到了修飾作用。同時(shí)我們將幾種不同風(fēng)格的遮陽棚圖片放在一起讓被調(diào)查者選擇，50%的人選擇了偏西式的遮陽棚樣式，說明市民比較在意建筑的整體美觀以及希望未來的遮陽棚外觀趨勢(shì)可以向現(xiàn)代化、簡(jiǎn)約化發(fā)展。同時(shí)，我們調(diào)查了遮陽系統(tǒng)給行人帶來的各種不方便，得到了如圖4所示的結(jié)果。

圖4 遮陽系統(tǒng)在生活中帶來的不便

此外，我們以居民會(huì)最在意遮陽棚的功能調(diào)查問卷，選擇了實(shí)用型、簡(jiǎn)約型、美觀修飾型等多種類型的遮陽棚讓參與的問卷者進(jìn)行了好感度排列。最后得出結(jié)論:對(duì)于遮陽棚，大家首要的目光還是停留在美觀上，其次才考慮其他的實(shí)用功能，如圖5所示。這個(gè)結(jié)論讓本組成員意識(shí)到遮陽系統(tǒng)外觀的美觀度的重大意義。因此，本小組成員決定對(duì)遮陽系統(tǒng)的外觀和功能進(jìn)行深入的調(diào)查研究。

圖5 遮陽系統(tǒng)主要作用的調(diào)查

3.2.1 遮陽系統(tǒng)的外觀

在我們的問卷調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，人們不僅要求遮陽系統(tǒng)功能上的完善，還希望從遮陽系統(tǒng)的外觀得到美的享受。因此，在設(shè)計(jì)遮陽系統(tǒng)時(shí)，必須注意與建筑造型的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

因此我們?cè)谡陉栂到y(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)提升杭城風(fēng)貌形象這一方面進(jìn)行了調(diào)查，見圖6，調(diào)查結(jié)果，絕大多數(shù)市民認(rèn)為遮陽系統(tǒng)改善城市形象是非常重要的。同時(shí)，人們還認(rèn)為越美觀的遮陽系統(tǒng)對(duì)提升杭城風(fēng)貌的作用越大。

圖6 遮陽系統(tǒng)對(duì)提升杭城風(fēng)貌的重要性調(diào)查

3.2.2 遮陽系統(tǒng)的功能

1)遮陽節(jié)能及供電。

建筑遮陽系統(tǒng)對(duì)防止室內(nèi)溫度上升有明顯作用。在遮陽系統(tǒng)作用下，房間溫度波幅較小，室內(nèi)溫度場(chǎng)均勻，人體感覺舒適。且遮陽系統(tǒng)可有效減少空調(diào)負(fù)荷，對(duì)空調(diào)建筑來說，遮陽系統(tǒng)更是節(jié)約能源的主要措施之一。

統(tǒng)計(jì)問卷結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有54.4%的人希望遮陽板增加節(jié)能功效，有57%的人希望遮陽系統(tǒng)向環(huán)保和實(shí)用方向發(fā)展。太陽能遮陽板目前在國(guó)外已經(jīng)相當(dāng)普及，利用太陽能遮陽板進(jìn)行遮陽的同時(shí)，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能給建筑供電，如有剩余可將多余電能賣予電力公司。但是這種太陽能遮陽板技術(shù)在國(guó)內(nèi)尚未成熟，其制作成本相對(duì)較高，成本回收期長(zhǎng)，再加上國(guó)民環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，就現(xiàn)階段來說推廣比較困難。

2)調(diào)節(jié)采光。

從采光的觀點(diǎn)來看，遮陽措施會(huì)阻擋白天室外的直射陽光，防止室內(nèi)人們感到眩光，使室內(nèi)的光照強(qiáng)度分布比較均勻，有助于視覺效果的發(fā)揮。

對(duì)周圍環(huán)境來說，遮陽功能可分散玻璃的反射光，避免了大面積玻璃反光造成的光污染。但是，由于遮陽措施有擋光作用，從而會(huì)降低室內(nèi)光照度，在陰雨天更為不利，使室內(nèi)更昏暗。因此，在遮陽系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮以上因素，盡量滿足室內(nèi)天然采光的要求。

3)擋風(fēng)擋雨。

杭州屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候，夏季多雨，且常受臺(tái)風(fēng)侵襲。對(duì)杭州市區(qū)主要路段的路邊建筑遮陽系統(tǒng)的造型和材質(zhì)考量之后，發(fā)現(xiàn)70%的建筑遮陽系統(tǒng)都采用防紫外線布，60%的遮陽板棚是可收縮的。

為了更好的了解遮陽棚對(duì)居民的生活有何改善影響，我們對(duì)部分店鋪和居民樓深入調(diào)查了解。最后發(fā)現(xiàn)遮陽棚的使用不僅在正午可以遮陽，在杭州這種多雨的南方城市安裝遮陽板，尤其是商業(yè)區(qū)建筑如果遇到下雨，消費(fèi)者可以及時(shí)躲到遮陽板下方避雨，遮雨的同時(shí)也對(duì)建筑物有防潮作用。

4 智能型太陽能遮陽板系統(tǒng)

目前，太陽能的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)相當(dāng)廣泛，但是在太陽能遮陽棚的應(yīng)用還處在發(fā)展階段，智能太陽能遮陽板系統(tǒng)更是新興產(chǎn)品。在國(guó)外智能太陽能遮陽板已得到應(yīng)用，這為我們提供了很好的借鑒經(jīng)驗(yàn)。普通的遮陽棚本身就有利于節(jié)約能耗，而智能太陽能遮陽棚不僅節(jié)約了電能，而且提供了建筑所需的電能供給。

智能型太陽能遮陽板實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)跟蹤太陽運(yùn)行，始終將太陽光線垂直照射于遮陽板上，最大限度地遮擋陽光。該遮陽板通過阻擋光線來避免過多熱量透過窗戶滲透到室內(nèi)，起到了調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和光照需求，從而達(dá)到減少空調(diào)使用、節(jié)省空調(diào)運(yùn)作費(fèi)用的目的，節(jié)約電能、降低能耗。設(shè)計(jì)師獨(dú)出心裁將太陽能電池片安裝在遮陽板正對(duì)太陽處，不僅實(shí)現(xiàn)遮陽功效，而且通過遮陽板上的電池片最大限度地把太陽光轉(zhuǎn)換成電能儲(chǔ)存起來，實(shí)現(xiàn)遮陽和發(fā)電的雙重功效，使得太陽能光伏發(fā)電與建筑節(jié)能建筑造型完美地結(jié)合在一起。

太陽能光伏發(fā)電與遮陽板相結(jié)合，有效的減少建筑物空調(diào)的冷熱負(fù)荷，形成了建筑型太陽能電站，它與電網(wǎng)相聯(lián)，為建筑物供電，智能型太陽能遮陽板的普及使用對(duì)建筑節(jié)能將會(huì)發(fā)揮重要的作用。

在中國(guó)城市建設(shè)發(fā)展進(jìn)程中，可以考慮將居民建筑太陽能遮陽系統(tǒng)產(chǎn)生的電能除供應(yīng)家庭用電外，還可以向電廠輸送，該太陽能遮陽系統(tǒng)供電模式可參考圖7。

圖7 太陽能遮陽系統(tǒng)供電模式

5 結(jié)論與展望

遮陽系統(tǒng)是建筑在外的一個(gè)結(jié)構(gòu)，可以讓行人直觀的看到，并對(duì)其產(chǎn)生視覺感受，美觀的遮陽系統(tǒng)可以提高城市的整體形象，反之，簡(jiǎn)陋的遮陽系統(tǒng)則會(huì)給人留下不好的印象。因此，以杭州為例，本項(xiàng)目致力于通過提高遮陽系統(tǒng)的美觀程度和功能來提升城市整體形象。

杭州提出建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)、低碳建筑、低碳交通、低碳生活、低碳環(huán)境、低碳社會(huì)的“六位一體”低碳城市目標(biāo)，杭州市是全國(guó)首批低碳城市示范點(diǎn)。而我們項(xiàng)目中研究的太陽能節(jié)能遮陽板正完全符合低碳、節(jié)能這個(gè)主題。所以，我們希望可以將杭州城居民建筑、商業(yè)建筑、景區(qū)建筑的遮陽系統(tǒng)改造的美觀、大方、實(shí)用的同時(shí)，還能增加太陽能節(jié)能功能，讓城市的資源得到充分的利用，增加經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)城市多方位建設(shè)與發(fā)展。

[1] 曾會(huì)容.淺談建筑幕墻的遮陽板設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2008(6):21－22.

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