邵琪，韋劭辰，許艷梅，郭宏光

（1.上海朗綠建筑科技股份有限公司，上海 200000；2.朗詩(shī)控股集團(tuán)，上海 200000）

建筑在夏季制冷能耗中，很大一部分是由于太陽(yáng)輻射通過建筑窗口進(jìn)入室內(nèi)造成的。所以，建筑遮陽(yáng)是夏季遮擋太陽(yáng)輻射、降低空調(diào)能耗的有效措施。目前各個(gè)建筑節(jié)能規(guī)范均對(duì)不同朝向的窗戶太陽(yáng)得熱系數(shù)（SHGC值）提出相應(yīng)的約束要求，但是目前我國(guó)居住建筑中尤其是常見的高層住宅小區(qū)往往缺乏基本遮陽(yáng)措施或者遮陽(yáng)措施非常單調(diào)，設(shè)計(jì)師對(duì)遮陽(yáng)設(shè)計(jì)缺乏認(rèn)知，同時(shí)開發(fā)管理人員普遍缺少住戶對(duì)于遮陽(yáng)措施的使用反饋。在本項(xiàng)研究中，選取位于夏熱冬冷地區(qū)重慶市的某高層住宅小區(qū)進(jìn)行多種遮陽(yáng)措施的個(gè)性化設(shè)計(jì)、落地，并選取實(shí)體樣板間進(jìn)行相關(guān)環(huán)境參數(shù)測(cè)試以及在后期交付后對(duì)使用者進(jìn)行問卷評(píng)估，從而對(duì)不同遮陽(yáng)措施進(jìn)行效果探討。

1 遮陽(yáng)設(shè)計(jì)

該小區(qū)位于重慶市北碚區(qū)，選取小區(qū)中的一棟東西朝向的高層住宅樓作為遮陽(yáng)實(shí)驗(yàn)樓進(jìn)行不同遮陽(yáng)措施的實(shí)施。該樓棟為18層高，西南面毫無遮擋、視野較好。在該住宅樓典型戶型內(nèi)不同朝向分別采取以下4種遮陽(yáng)措施：①綠化遮陽(yáng)、②固定遮陽(yáng)板、③活動(dòng)遮陽(yáng)屏、④外遮陽(yáng)金屬卷簾。實(shí)驗(yàn)樓總平面及4種遮陽(yáng)措施在典型平面中的位置如圖1所示。

其中朝東面的生活陽(yáng)臺(tái)采用垂直牽引式綠化遮陽(yáng)，植物品種選擇意大利絡(luò)石，俗稱“風(fēng)車茉莉”，其4~5月為盛花期，四季常綠，枝葉繁茂，可以給陽(yáng)臺(tái)裝點(diǎn)綠色的同時(shí)減少上午的太陽(yáng)輻射，同時(shí)采用了不銹鋼花箱，設(shè)置自動(dòng)滴灌系統(tǒng)，無需特殊維護(hù)；南面飄窗采用異形固定遮陽(yáng)，其形式大小經(jīng)過一些設(shè)計(jì)考慮，正好對(duì)應(yīng)飄窗南偏西的小偏角，可以減少正午時(shí)分的太陽(yáng)輻射。如圖2所示，通過7月中旬和1月中旬遮陽(yáng)板在窗戶表面遮擋直射光產(chǎn)生的陰影，可知該遮陽(yáng)措施在滿足夏季遮陽(yáng)的同時(shí)并沒有影響冬季得熱。西面陽(yáng)臺(tái)處采用可伸縮的活動(dòng)遮陽(yáng)屏，可根據(jù)需要拉下，有效減少夏季下午時(shí)分立面的太陽(yáng)輻射。遮陽(yáng)屏采用阻尼彈簧設(shè)計(jì)和伸縮掛鉤，可以實(shí)現(xiàn)緩慢收縮的同時(shí)減少室外風(fēng)場(chǎng)對(duì)簾布的損傷。西面主臥采用活動(dòng)外遮陽(yáng)金屬卷簾，同樣可以起到減少陽(yáng)光直射的作用，同時(shí)在晚上還有隔聲降噪的功能。

2 遮陽(yáng)效果測(cè)試

項(xiàng)目遮陽(yáng)施工完成后，選取夏季8月中旬某晴天，以該樓棟18層樣板間作為實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)的測(cè)試，對(duì)比分析上述遮陽(yáng)措施的遮陽(yáng)效果以及對(duì)人體舒適度的影響。其中活動(dòng)金屬卷簾在住宅建筑中應(yīng)用較廣，當(dāng)關(guān)閉時(shí)室內(nèi)基本完全黑暗。所以在此僅對(duì)①~③項(xiàng)遮陽(yáng)措施的遮陽(yáng)效果進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試點(diǎn)位實(shí)驗(yàn)點(diǎn)和對(duì)照點(diǎn)如圖3所示。

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試采用帶有黑球探頭、溫濕度探頭的熱舒適儀，熱成像儀，便攜式輻射功率計(jì)，以及在屋面處搭建小型氣象站用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)室外溫濕度、輻射照度等氣象指標(biāo)。相關(guān)測(cè)試方法和步驟如表1所示。

表1 不同遮陽(yáng)措施的測(cè)試說明

3 測(cè)試結(jié)果與分析

3.1 東面陽(yáng)臺(tái)綠化遮陽(yáng)效果分析

東面陽(yáng)臺(tái)有遮陽(yáng)區(qū)域?yàn)閷?shí)驗(yàn)組、無遮陽(yáng)區(qū)域?yàn)閷?duì)照組，測(cè)試空氣溫度、黑球溫度隨時(shí)間的變化，同時(shí)監(jiān)測(cè)屋頂氣象站的空氣溫度和太陽(yáng)輻射，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，在有陽(yáng)光直射的情況下，實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組的環(huán)境空氣溫度低2~3℃，黑球溫度低6~10℃。但在10：00后，由于建筑屋頂挑檐的關(guān)系將對(duì)照組的黑球溫度計(jì)覆蓋在陰影中，使得對(duì)照組的空氣溫度下降，兩者的黑球溫度逐漸趨同，但由于陽(yáng)臺(tái)樓板面、墻面等均處于太陽(yáng)直射中，較高的表面溫度加熱了附近的空氣，使得對(duì)照組的空氣溫度比實(shí)驗(yàn)組高約0.5℃。

對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的環(huán)境相對(duì)濕度與空氣絕對(duì)含濕量的對(duì)比如圖5、圖6所示，其中空氣絕對(duì)含濕量由相對(duì)濕度和空氣溫度計(jì)算而得。

由圖5、圖6可知，實(shí)驗(yàn)組比對(duì)照組的環(huán)境相對(duì)濕度高3%~10%，整體上有綠植區(qū)域的實(shí)驗(yàn)組體感濕度較高；開始時(shí)對(duì)照組的絕對(duì)含濕量較大，10：10后實(shí)驗(yàn)組的絕對(duì)含濕量相對(duì)較大。該現(xiàn)象可能是由于在陽(yáng)光直射時(shí)，植物關(guān)閉蒸騰作用以減少水分散失，而沒有陽(yáng)光直射后植物的蒸騰作用增強(qiáng)，增大了空氣的絕對(duì)濕度。

3.2 南面客餐廳固定遮陽(yáng)效果分析

南面客餐廳飄窗考慮到其南偏西的朝向角度，采用了三角異性固定遮陽(yáng)板，在窗戶內(nèi)0.5 m處放置黑球溫度計(jì)，測(cè)試空氣溫度、黑球溫度隨時(shí)間的變化，同時(shí)監(jiān)測(cè)屋頂氣象站的空氣溫度和太陽(yáng)輻射，結(jié)果如圖7所示。

由圖7可見，中午時(shí)段室外太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，但是室內(nèi)空氣溫度與黑球溫度相差不大，始終保持在0.5℃以內(nèi)，所以該固定遮陽(yáng)可以在中午時(shí)分實(shí)現(xiàn)有效遮陽(yáng)，避免室內(nèi)環(huán)境受太陽(yáng)直射的影響。同時(shí)在下午每隔1 h用熱成像儀對(duì)窗戶拍照，其表面的熱成像結(jié)果如圖8所示。

由圖8可見，位于測(cè)試樣板房?jī)?nèi)的客餐廳基本沒有直射光線進(jìn)入，但是由于太陽(yáng)輻射在窗戶表面的熱量堆積，使得玻璃、尤其是窗框的內(nèi)表面溫度在下午逐漸升高，達(dá)到38℃左右。所以建筑中窗戶本身的隔熱性能也會(huì)影響夏季室內(nèi)負(fù)荷，隔熱性能越好，熱量傳遞到室內(nèi)表面的時(shí)間也會(huì)越長(zhǎng)，可以延緩負(fù)荷峰值。

3.3 西面陽(yáng)臺(tái)遮陽(yáng)屏效果分析

西面陽(yáng)臺(tái)設(shè)置有2面遮陽(yáng)屏，拉下其中的一面作為實(shí)驗(yàn)組，另一面保持開放作為對(duì)照組，測(cè)試空氣溫度、黑球溫度隨時(shí)間的變化，同時(shí)監(jiān)測(cè)屋頂氣象站的空氣溫度和太陽(yáng)輻射，結(jié)果如圖9所示。

對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行處理，將對(duì)照組無遮陽(yáng)屏處的黑球溫度與空氣溫度的差值和實(shí)驗(yàn)組有遮陽(yáng)屏處的黑球溫度與空氣溫度差值與室外太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的變化進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖10所示。

由圖10可見，下午太陽(yáng)輻射有較大波動(dòng)，整體隨著時(shí)間推移輻射強(qiáng)度慢慢減弱，但是有遮陽(yáng)屏的實(shí)驗(yàn)組黑球溫度與空氣溫度差值基本不受室外太陽(yáng)輻射的影響，整體保持在4℃左右。沒有遮陽(yáng)的對(duì)照組黑球溫度與空氣溫度差值受太陽(yáng)輻射影響波動(dòng)較大，最大達(dá)到11℃，最小4℃，且整體上對(duì)照組的溫度差值平均數(shù)比實(shí)驗(yàn)組的溫度差值平均數(shù)高約2.5℃。說明遮陽(yáng)屏可以在半室外空間提供有效遮陽(yáng)，減少由太陽(yáng)輻射帶來的體感溫度驟升。

對(duì)比測(cè)試了不同時(shí)間點(diǎn)透過遮陽(yáng)屏與無遮陽(yáng)屏處的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度，并計(jì)算了當(dāng)時(shí)的太陽(yáng)高度角，結(jié)果如表2所示。

表2 西面陽(yáng)臺(tái)有無遮陽(yáng)屏處太陽(yáng)輻射強(qiáng)度對(duì)比

由表2可見，遮陽(yáng)屏的太陽(yáng)得熱系數(shù)（R有/R無垂直方向）始終保持在0.30以下，即遮陽(yáng)屏可以阻擋掉70%以上的太陽(yáng)輻射，有效減少了該區(qū)域的太陽(yáng)輻射得熱。同時(shí)，對(duì)于立面遮陽(yáng)來說，太陽(yáng)高度角越高，其遮陽(yáng)效果越好，太陽(yáng)高度角較低時(shí)，雖然遮陽(yáng)效果相對(duì)減弱，但是太陽(yáng)輻射強(qiáng)度本身也在減弱。所以，正是因?yàn)檎陉?yáng)屏的有效遮陽(yáng)使得實(shí)驗(yàn)組的黑球溫度比對(duì)照組黑球溫度低近10℃，避免了陽(yáng)光暴曬引起的體感不適。

4 遮陽(yáng)效果評(píng)估

項(xiàng)目交付半年后，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了遮陽(yáng)措施使用評(píng)價(jià)的問卷調(diào)研，共14位住戶填寫了問卷，根據(jù)問卷結(jié)果，對(duì)上述幾種遮陽(yáng)措施的后評(píng)估進(jìn)行了相關(guān)整理。住戶對(duì)4種遮陽(yáng)措施的總體評(píng)價(jià)的平均分值以及最希望持續(xù)擁有的遮陽(yáng)措施各項(xiàng)選擇比例如表3所示。

表3 不同遮陽(yáng)措施的評(píng)價(jià)分值及認(rèn)同比例

由表3可見，主臥遮陽(yáng)卷簾整體上獲得了較高的認(rèn)同感，相對(duì)來說綠化遮陽(yáng)對(duì)于條件、環(huán)境的要求較高，需要一些養(yǎng)護(hù)工作，業(yè)主的評(píng)價(jià)分歧較大，固定遮陽(yáng)板與活動(dòng)遮陽(yáng)屏的認(rèn)同感相差不多。

對(duì)于活動(dòng)遮陽(yáng)措施的使用頻率調(diào)研結(jié)果如表4所示。

表4 活動(dòng)遮陽(yáng)措施的使用頻率調(diào)研結(jié)果

由表4可見，主臥遮陽(yáng)卷簾整體的使用頻率較高，與業(yè)主的生活場(chǎng)景更為相關(guān)，多數(shù)人會(huì)在晚上使用遮陽(yáng)卷簾。相對(duì)來說陽(yáng)臺(tái)遮陽(yáng)屏的使用頻率較低，主要與大家的使用習(xí)慣有關(guān)，當(dāng)天氣較為炎熱時(shí)，大部分人不會(huì)選擇長(zhǎng)時(shí)間停留在室外陽(yáng)臺(tái)處。前期設(shè)想的遮陽(yáng)屏使用場(chǎng)景是在初夏或者初秋時(shí)，空氣溫度尚可，只需要遮陽(yáng)便能滿足適宜體感舒適度，可以在陽(yáng)臺(tái)進(jìn)行打牌、下午茶等活動(dòng)。在回訪中也有業(yè)主對(duì)遮陽(yáng)屏贊賞有加，認(rèn)為在夏季下午拉下遮陽(yáng)屏可以明顯感覺客廳的溫度有所降低。值得關(guān)注的一點(diǎn)是，無論是哪一種遮陽(yáng)方式，100%的住戶均認(rèn)為目前的遮陽(yáng)方式對(duì)他們生活質(zhì)量有所改善。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）垂直綠化遮陽(yáng)可以實(shí)現(xiàn)一定的遮陽(yáng)效果，在陽(yáng)光直射較強(qiáng)的炎熱環(huán)境下，可以降低環(huán)境空氣溫度3℃左右，降低黑球溫度6℃左右，同時(shí)可以提高環(huán)境的相對(duì)濕度，對(duì)人體舒適度有較大改善。

（2）固定遮陽(yáng)板在南向夏季有較好的遮陽(yáng)效果，即便是8月中旬，中午依舊可以實(shí)現(xiàn)近90%的直射光遮蔽，且造型簡(jiǎn)單、后期無需維護(hù)。

（3）活動(dòng)遮陽(yáng)屏可以有效減少70%以上的立面太陽(yáng)輻射，與無遮陽(yáng)區(qū)域相比，在夏季太陽(yáng)輻射較強(qiáng)的時(shí)間段內(nèi)可以降低環(huán)境空氣溫度5℃左右，黑球溫度的差值隨著太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的變化而變化，最大可達(dá)10℃，可以明顯改善半室外空間的人體舒適度。

（4）綠化遮陽(yáng)對(duì)于太陽(yáng)輻射的遮陽(yáng)效果相較于遮陽(yáng)屏波動(dòng)較大，均勻度較差。

（5）活動(dòng)式遮陽(yáng)的使用頻率較高，分別有近60%和85%的業(yè)主表示經(jīng)常使用陽(yáng)臺(tái)遮陽(yáng)屏和主臥遮陽(yáng)屏。

（6）整體上業(yè)主從使用者的角度來看對(duì)金屬遮陽(yáng)卷簾的評(píng)價(jià)和認(rèn)可度最高，其次為活動(dòng)遮陽(yáng)屏、固定遮陽(yáng)板，綠化遮陽(yáng)的認(rèn)可度較低。其中一個(gè)原因是本項(xiàng)目的綠化遮陽(yáng)是由業(yè)主自主打理，需要業(yè)主投入的維護(hù)成本較高，且擠占了部分公區(qū)使用空間。建議在以后的項(xiàng)目中綠化遮陽(yáng)要在前期與建筑設(shè)計(jì)更好地結(jié)合，處理好噴灌接口等細(xì)節(jié)，同時(shí)在后期運(yùn)營(yíng)中要委托物業(yè)來統(tǒng)一管理才能保證綠化遮陽(yáng)達(dá)到預(yù)期效果。

（7）100%的業(yè)主認(rèn)為目前的遮陽(yáng)方式對(duì)他們的生活質(zhì)量有所改善，說明上述4種類型的遮陽(yáng)措施或者產(chǎn)品是有實(shí)際的需求和價(jià)值的。