烏魯木齊東西朝向建筑夏季遮陽與防曬的實驗研究

杜 永，王萬江，趙 彥，王 磊，李婷婷，樊 輝

（新疆大學 建筑工程學院，新疆 烏魯木齊830047）

1 引言

在現行的《民用建筑設計通則》中，烏魯木齊市屬于嚴寒B類（ⅦB）地區，該區域一般不考慮夏季防熱（新疆的熱工分區詳見圖1）。而烏魯木齊的夏季，實際情況是太陽輻射量大、日照時間長。由于建筑設計的開始就很少考慮到夏季的遮陽防曬問題，導致在夏季東西朝向房間的溫度較高，舒適性較差，使得空調使用次數多、耗電量大，造成了巨大的浪費。

圖1 新疆熱工分區

實驗通過在烏魯木齊市區的東西向房間進行實地測試，對溫度數據整理、分析，證明烏魯木齊東西向建筑夏季遮陽的必要性，并對比了幾種常見的遮陽方式，其中，鋁箔百葉窗降溫效果最好。

2 實驗方案設計

2.1 整體構思

實驗采取控制變量法，即選取同一樓層、門窗位置相似的房間，通過對房間的朝向、遮陽的方式、通風情況等變量的改變，用溫濕度自記儀記錄其相對應溫度值變化，最后通過分析比較并得出結論。

2.2 實驗方案

實驗在新疆大學北校區某實驗樓的第5層，選取了東向房間2個及西向房間3個，每個房間內在其平面中心及靠近窗戶處各放置一個溫濕度自記儀，自記儀用支架固定在離地1.5m處，每隔0.5h記錄一次實時溫度，考慮到室內人的活動主要集中在靠近窗戶一側，分析用的溫度取其平均值。實驗的時間在2011年7月7日至8日，總體天氣情況晴有微風。房間的分布及室內布點如圖3所示。每天的具體實驗情況見表1。實驗共比對了無遮陽、鋁箔百葉窗、窗簾、PVC百葉窗遮陽、綜合式外遮陽等形式下的室內溫度，見圖2。

圖2 不同的遮陽形式

表1 實驗情況明細

圖3 房間分布及實驗布點

3 實驗數據分析及結論

3.1 東西朝向建筑是否需要遮陽的實驗

3.1.1 東向房間是否需要遮陽的實驗

相同量：7月8日，天氣晴朗；皆為東向，都開敞通風；取房間實際受到日光直接輻射的時間06：30～14：00的數值。

變量：1號房間，無遮陽措施；2號房間，采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數據：見圖4。

圖4 東向房間遮陽必要性

分析：由數據可知，在其他條件相同的情況下，1號房間（無遮陽）室內平均溫度31.39℃，最高可達35.41℃，而2號房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度29.45℃，最高為31.65℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內溫度要比無遮陽的房間平均低1.94℃，差值最大可達3.78℃。

結論：在烏魯木齊地區的夏季，東向房間在有遮陽措施的情況下溫度明顯降低，因此東向房間的遮陽是很有必要的。

3.1.2 西向房間是否需要遮陽的實驗

相同量：7月7日，天氣晴朗；皆為西向，都封閉門窗；取房間實際受到日光直接輻射的時間13：30～22：00的數值。

變量：3號房間，無遮陽措施；5號房間，采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數據：見圖5。

圖5 西向房間遮陽必要性

分析：由數據可知，在其他條件相同的情況下，3號房間（無遮陽）室內平均溫度31.95℃，最高可達34.03℃，而5號房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度30.27℃，最高為31.31℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內溫度要比無遮陽的房間平均低1.68℃，差值最大可達2.78℃。

結論：在烏魯木齊地區的夏季，西向房間在有遮陽措施的情況下溫度明顯降低，因此西向房間的遮陽是很有必要的。

3.2 在有必要進行遮陽的前提下，哪一種遮陽措施效果最好的實驗

3.2.1 綜合式外遮陽與鋁箔百葉窗遮陽的效果比較

相同量：7月9日，天氣晴，部分時間多云；皆為東向，都開敞通風；取房間實際受到日光直接輻射的時間10：30～14：00的數值。

變量：1號房間，采用綜合式外遮陽措施；2號房間，

采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數據：見圖6。

圖6 內外遮陽房間溫度對比

分析：由數據可知，在其他條件相同的情況下，1號房間（綜合式外遮陽）室內平均溫度30.27℃，最高可達31.06℃，而2號房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度30.21℃，最高為31.41℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內溫度要比綜合式外遮陽的房間平均低0.05℃，差值最大可達0.47℃。

結論：在烏魯木齊地區的夏季，采用鋁箔百葉窗的房間室內平均溫度低于采用綜合式外遮陽的房間室內平均溫度，故鋁箔百葉窗比綜合式外遮陽有效。

3.2.2 窗簾遮陽與鋁箔百葉窗遮陽的比較

相同量：7月7日，天氣晴朗；皆為西向，都封閉門窗；取房間實際受到日光直接輻射的時間13：30～22：00的數值。

變量：4號房間，采用窗簾遮陽措施；5號房間，采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數據：見圖7。

圖7 窗簾和鋁箔百葉窗房間溫度對比

分析：由數據可知，在其它條件相同的情況下，4號房間（窗簾遮陽）室內平均溫度30.64℃，最高可達31.06℃，而5號房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度30.27℃，最高為31.31℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內溫度要比窗簾遮陽的房間平均低0.37℃，差值最大可達0.75℃。

結論：在烏魯木齊地區的夏季，采用鋁箔百葉窗的房間室內平均溫度低于采用窗簾遮陽的房間室內平均溫度，故鋁箔百葉窗比窗簾遮陽有效。

3.2.3 PVC百葉窗遮陽與鋁箔百葉窗遮陽的比較

相同量：7月9日，天氣晴，部分時間多云；皆為西向，都封閉門窗；取房間實際受到日光直接輻射的時間13：30～18：00的數值。

變量：4號房間，采用PVC百葉窗遮陽措施；5號房間，采用鋁箔百葉窗遮陽措施。

數據：見圖8。

圖8 PVC百葉窗與鋁箔百葉窗房間溫度對比

分析：由數據可知，在其它條件相同的情況下，4號房間（PVC百葉窗遮陽）室內平均溫度32.9℃，最高可達36.66℃，而5號房間（鋁箔百葉窗遮陽）平均溫度32.71℃，最高為36.37℃。有鋁箔百葉窗遮陽的房間，其室內溫度要比窗簾遮陽的房間平均低0.19℃，差值最大可達1.28℃。

結論：在烏魯木齊地區的夏季，采用鋁箔百葉窗的房間室內平均溫度低于采用PVC百葉窗遮陽的房間室內平均溫度，故鋁箔百葉窗比PVC百葉窗遮陽有效。

4 結語

在烏魯木齊地區的夏季，東西向房間室內溫度較高，熱環境差，舒適性低，雖然現行的行業規范并未對烏魯木齊市作夏季防熱的規定，但在建筑設計上應該盡量避免東西朝向房間的出現。

對不可避免的東西向房間，應該注意夏季的遮陽，根據實驗結果，遮陽可以有效降低室內的溫度，例如通過在設計的階段設置擋板等手法減少夏季室內的輻射量，而一些常見的遮陽措施也能起到一定的作用，在筆者測試的幾種遮陽方式中，又以鋁箔百葉窗更為有效?？偠灾?，通過此次試驗，證明了烏魯木齊東西向建筑夏季遮陽防熱的重要性，建筑的設計者應當重視，為降低能耗、節約能源做出自己的貢獻。