王遠(yuǎn)

（沙洲職業(yè)工學(xué)院，江蘇 張家港 215600）

公共建筑遮陽設(shè)計(jì)及運(yùn)用

王遠(yuǎn)

（沙洲職業(yè)工學(xué)院，江蘇 張家港 215600）

本文以“建筑遮陽”作為研究對象，對其在公共建筑中的具體運(yùn)用進(jìn)行深入分析和研究，探討并歸納其在公共建筑中的運(yùn)用方式，相關(guān)技術(shù)措施。筆者提出未來我國公共建筑遮陽的發(fā)展趨勢包括3方面：遮陽與建筑一體化設(shè)計(jì)、遮陽的信息化與參數(shù)化設(shè)計(jì)、智能化的遮陽產(chǎn)品。

建筑遮陽；公共建筑；建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)

0 引言

在我國氣候炎熱地區(qū)特別是南方地區(qū)的公共建筑，夏季由于受到強(qiáng)烈的太陽輻射和溫度熱流對建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的沖擊，使過多的太陽輻射熱進(jìn)入室內(nèi)，對居住環(huán)境的舒適度構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，因此對于如何使用被動式設(shè)計(jì)手段提高公共建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能是行業(yè)內(nèi)比較關(guān)注的熱點(diǎn)問題。公共建筑的遮陽設(shè)計(jì)是有效解決公共建筑隔熱性能的關(guān)鍵措施，同時也可以作為建筑物外觀裝飾。在世界西方發(fā)達(dá)國家對公共建筑遮陽的研究都已經(jīng)非常成熟，且多數(shù)已經(jīng)使用外遮陽的智能化和信息化技術(shù)，例如日本對辦公類建筑進(jìn)行研發(fā)的適應(yīng)太陽軌跡變化的可調(diào)節(jié)遮陽裝置，美國和西歐國家將遮陽作為一個系統(tǒng)與建筑進(jìn)行有效結(jié)合，很好地協(xié)同了建筑節(jié)能與建筑設(shè)計(jì)的關(guān)系。

1 建筑遮陽與節(jié)能

1.1 建筑遮陽的定義

建筑遮陽作為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的重要手段，其能夠有效地減少夏季熱量通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)入室內(nèi)，保證房間的熱穩(wěn)定性，同時有規(guī)律的遮陽設(shè)計(jì)手段又可以成為建筑物外觀設(shè)計(jì)的一部分，襯托建筑物在外立面的空間關(guān)系。建筑遮陽指的是通過主動式或者被動式的設(shè)計(jì)或技術(shù)手段有效降低通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽輻射熱，減少空調(diào)的負(fù)荷量。

1.2 遮陽系統(tǒng)的分類

建筑遮陽系統(tǒng)按照構(gòu)造方式和適應(yīng)氣候的布置原則可以分為水平式遮陽、垂直式遮陽、綜合遮陽與擋板遮陽。其所處的位置不同可以分為建筑外遮陽系統(tǒng)、建筑內(nèi)遮陽系統(tǒng)與建筑自遮陽。根據(jù)遮陽安裝方式的區(qū)別可以分類為固定式遮陽與活動式遮陽。無論其如何分類都是根據(jù)建筑物所處的特定氣候地理環(huán)境與功能用途進(jìn)行區(qū)分的。不同的遮陽方式有其不同的特征與功能，具體如表1所示。

2 公共建筑遮陽的發(fā)展趨勢

由于公共建筑體積大，功能多，人員的流動密度大，因此遮陽設(shè)計(jì)的最基本原則是要根據(jù)建筑物的使用功能，并兼顧一定的美觀與節(jié)能要求。在我國公共建筑中，遮陽的手段與傳統(tǒng)時代不同，遮陽設(shè)計(jì)最初不被設(shè)計(jì)人員重視的時候是獨(dú)立于建筑存在的，有時候更多的是解決局部功能的問題，沒有考慮居住的熱環(huán)境與舒適度，沒有能夠有效協(xié)同建筑設(shè)計(jì)，沒能形成一個系統(tǒng)，缺乏智能化的調(diào)節(jié)措施，使用起來不方便，且我國過去的傳統(tǒng)公共建筑采用外遮陽的手段和形式比較少，且研究不夠前沿。

在我國多數(shù)公共建筑傳統(tǒng)意義上而言更傾向于通過內(nèi)遮陽或者借助建筑物的與植物等的遮陽實(shí)現(xiàn)遮陽的功能。但是隨著建筑設(shè)計(jì)水平的不斷提高，人們審美意識的提升，公共建筑的遮陽方式與遮陽技術(shù)措施越來越系統(tǒng)化、集成化與智能化，正在逐步向西方國家的遮陽設(shè)計(jì)水平靠攏。目前遮陽設(shè)計(jì)的趨勢是逐步實(shí)現(xiàn)其余采光、通風(fēng)、形體控制與可再生能源（太陽能）的結(jié)合，這也決定了遮陽從脫離建筑主體之外逐步向建筑自遮陽系統(tǒng)靠近。

表1 建筑遮陽系統(tǒng)的分類及示意

圖1 植物遮陽

2.1 一體化建筑遮陽

一體化建筑遮陽要求建筑設(shè)計(jì)前期就將遮陽的理念和手段納入到設(shè)計(jì)體系中，常見的有利用建筑物的挑檐、外廊、形體上的裝飾構(gòu)件達(dá)到遮陽的效果。

2.2 植物遮陽手段

植物遮陽是指通過建筑的外環(huán)境手段實(shí)現(xiàn)建筑微氣候調(diào)節(jié)的同時，降低傳入建筑室內(nèi)的熱量。如我國很多公共類建筑外墻種植攀爬類植物，如爬山虎、藤蔓等，不僅可以降低建筑表皮在夏季的熱量，同時也點(diǎn)綴了建筑的外觀。

2.3 參數(shù)化智能遮陽

目前建筑信息化與智能化發(fā)展迅速，很多公共建筑的遮陽系統(tǒng)采用了可調(diào)節(jié)參數(shù)化的遮陽方式，其工作原理就是利用氣候變化進(jìn)行遮陽方式的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了全自動化的遮陽手段。如可調(diào)節(jié)百葉遮陽、光伏集成玻璃幕墻遮陽，玻璃材料的反射遮陽等都是比較先進(jìn)的遮陽手段。

3 公共建筑遮陽設(shè)計(jì)技術(shù)措施與發(fā)展趨勢

對案例進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，通過理論文獻(xiàn)的閱讀，我們了解到目前我國公共類建筑設(shè)計(jì)的方法和技術(shù)手段趨向于協(xié)同設(shè)計(jì)。其目的就是要實(shí)現(xiàn)遮陽與建筑采光、通風(fēng)、熱環(huán)境控制的協(xié)同效應(yīng)，從建筑節(jié)能的角度而言，一項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施可以滿足多種功能的使用，節(jié)能效率提高。從造價和成本而言，初次投資的成本數(shù)額偏大，后續(xù)的成本回收效益也是十分明顯的。一般而言，公共建筑類的遮陽設(shè)計(jì)方法大致包括以下3個方面。

圖2 可調(diào)節(jié)百葉遮陽、光伏遮陽一體化技術(shù)、玻璃反射遮陽

3.1 結(jié)合建筑構(gòu)造的自遮陽

這是目前多數(shù)普通類的公共建筑最為常用的技術(shù)手段，通過對建筑物構(gòu)件的局部構(gòu)造處理，如在玻璃幕墻貼涂透明反射薄膜，反射一定數(shù)量的太陽輻射熱達(dá)到遮陽的目的；在建筑表皮設(shè)置反射板或者吸收熱裝置，一方面可以反射輻射熱，另外可以通過將吸收的熱量轉(zhuǎn)化為電能用于辦公類的照明系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。

3.2 計(jì)算機(jī)參數(shù)化模擬遮陽

該方法是目前大中型辦公類采用的比較多的方法，即建筑物的遮陽設(shè)計(jì)以當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)為依據(jù)，通過計(jì)算機(jī)模擬軟件載入當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶞囟?、濕度和日照的參?shù)，計(jì)算機(jī)會模擬出在辦公類建筑立面上的輻射密度和變化，在不同的熱輻射區(qū)域會以不同的色塊進(jìn)行區(qū)分。顏色比較深的區(qū)域表明該區(qū)域受輻射熱比較嚴(yán)重，要減少開窗，設(shè)置遮陽。顏色比較淺的地方說明采光不足，要考慮采光。在對區(qū)域進(jìn)行界定之后就要通過被動式的手段進(jìn)行建筑的遮陽處理，但更多的是在建筑設(shè)計(jì)前期進(jìn)行模擬，實(shí)現(xiàn)與建筑的一體化設(shè)計(jì)。

3.3 開發(fā)和使用遮陽產(chǎn)品

對于后期進(jìn)行遮陽維護(hù)和改造的公共建筑，由于考慮到重新設(shè)計(jì)帶來的成本和便利性問題，可以考慮使用建筑遮陽產(chǎn)品。遮陽反射窗簾、遮陽掛板、屋頂光伏遮陽一體化技術(shù)產(chǎn)品等都是比較好的遮陽產(chǎn)品，一定程度上都可以滿足日常的遮陽用途。

[1]白勝芳.對建筑遮陽技術(shù)發(fā)展的思考和建議[J].建設(shè)科技，2012（15）：22-26.

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[4]王金鵬.建筑遮陽節(jié)能技術(shù)研究[D].天津：河北工業(yè)大學(xué)，2007.

圖7

美國精益施工學(xué)會（LCI-Lean Construction Institute）的通過研究發(fā)現(xiàn)，計(jì)劃完成度（PPC-the Percentageof Promises Completedonti me承諾按時完成的百分比）與生產(chǎn)效率和利潤有下圖所示關(guān)系：

從圖6中得知，當(dāng)計(jì)劃完成度超過75%的時候，生產(chǎn)效率和利潤就會出現(xiàn)明顯增長。根據(jù)LCI的研究顯示，在沒有采用LPS以前，只有1/3的任務(wù)能夠按制定的計(jì)劃完成，也就是說只有33%的PPC。

LCI進(jìn)一步研究制定的任務(wù)不能按時完成的原因時得出如下結(jié)論：

由圖7可知，位居首位的是信息不夠清晰和明確。

通過以上研究我們看到了末位計(jì)劃員系統(tǒng)LPS在解決相關(guān)問題時可以發(fā)揮的明顯作用，而BIM技術(shù)利用其直觀的三維表達(dá)和豐富的數(shù)據(jù)正好可以解決信息不清晰和不明確問題。

BIM技術(shù)的可視化對于解決施工中存在的問題提供了很大的幫助。它可以使隱蔽工程顯現(xiàn)，可以使一些問題可視化。利用BIM平臺的技術(shù)優(yōu)勢，對于提升建造效率，提高建造質(zhì)量有很大的幫助，還可以實(shí)現(xiàn)利益最大化。

通過BIM技術(shù)計(jì)算工程量時，可以實(shí)現(xiàn)按照時間、部位、專業(yè)等快速統(tǒng)計(jì)，找出計(jì)劃用量，以便人力、材料、機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)時到位。通過BIM技術(shù)還可以分段、分類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，查看落實(shí)整改情況。

4 結(jié)語

由于BIM技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢，在不久的將來，BIM技術(shù)必將會徹底取代現(xiàn)有的設(shè)計(jì)軟件，推動建筑行業(yè)的發(fā)展。使用BIM技術(shù)將會使建設(shè)項(xiàng)目的品質(zhì)得到提升、效率得到提高，與業(yè)主的溝通也會更加的方便，推廣和普及BIM技術(shù)意義非常重大。

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作者簡介：閆積剛（1982），男，甘肅省白銀市人，西安建筑科技大學(xué)在讀碩士，就職于甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)。

TU832.5+2

A

1673-1093（2015）08-0077-04

王遠(yuǎn)（1978），男，江蘇沭陽人，工程師，講師，就職于沙洲職業(yè)工學(xué)院基建科，研究方向：建設(shè)工程項(xiàng)目管理。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.08.021

2015-03-30；

2015-04-10