校園既有建筑節能改造中的遮陽設計分析★

潘 洌 廖宇航 鄧若璇

(1.廣西大學土木建筑工程學院，廣西南寧 530004;2重慶大學建筑城規學院，重慶 400030;3.同濟大學建筑城規學院，上海 200092)

1 遮陽設計在校園既有建筑節能改造的作用

1.1 遮陽改造可以美化陳舊的建筑外觀

校園既有建筑的建造時間，一般有幾年，甚至是數十年，介于建造時的建造技術、經濟狀況、設計手法以及時代背景等方面原因，建筑外觀看起來一般都比較單調，跟不上時代的要求，滿足不了現代高校發展的需要。但是這些建筑大多也只是處在生命的中期，還有很長的使用壽命。對于它們來說，改造就是改變目前陳舊的外觀的最好方式。遮陽改造是一種最直接而且簡單的美化建筑外觀的手段。對于很多建筑來說，遮陽改造可以使它們煥發出第二次生機，可以把原本比較陳舊的外觀改造得煥然一新。“對于建筑的外觀遮陽改造，一般可以結合建筑外圍護結構的節能改造進行”［1］。遮陽改造中，可采用現代技術，現代的材料，結合遮陽構件對建筑外觀進行統一的改造，從而使建筑煥發生機。

1.2 建筑的遮陽設計有著巨大的節能意義

建筑遮陽是建筑節能的第一道防線。在既有建筑改造中，針對外圍護結構節能措施，建筑遮陽可以有效的阻擋太陽光的直接照射，從而減少建筑外圍護結構的直接得熱。遮陽是節能改造方面一種比較廉價節能的手段。在建筑節能改造中，常會花比較高的價錢，引進先進的設備來進行節能設計和改造，比如眾所周知的同濟大學文遠樓生態節能改造，這是高造價的節能示范樓，這些只能說是節能技術的示范樓，而不應該是節能建筑的示范樓［2］。囿于當前既有校園建筑數量之龐大，改造資金來源是一個難題，所以在改造設計中，必須盡量采用物美價廉的改造方式。從廣義的節能來說，遮陽改造是節能的有效措施。

2 建筑遮陽的類型

2.1 按遮陽設計手法分類

1)建筑自遮陽。這種遮陽就是利用建筑相互遮陽或是建筑自身的構件遮陽，由建筑建造時的情況決定。這種遮陽一般是在建筑建好的時候就形成的，一般不需要人工維護，主要分為兩種:一種是周邊建筑的遮擋，在功能上就起到了遮陽的效果，這種情況在我們的傳統民居中尤為常見，不過在現代建筑中由于日照間距的控制就比較少了。另一種是建筑本身構成了遮陽的效果，如建筑挑檐、建筑陽臺或是各種建筑構件構成了自遮陽的效果。在既有建筑的改造中一般沒有太大的改造余地(見圖1a))。2)建筑附加構件遮陽。這種遮陽是以遮陽為目的而設置的建筑遮陽構件，其效果優于建筑自遮陽方式。這種遮陽方式可以根據實際情況設計遮陽構件，以達到遮陽的效果。不僅可以改善建筑的舒適度，還可以美化建筑的外觀，所以在既有建筑改造中很常用，是一種很有效的改造方式(見圖1b))。3)綠化遮陽。相對于上述的兩種遮陽，這種遮陽更加自然一些，它主要是利用種植綠化來遮擋陽光的直接照射。主要有兩種類型的綠化遮陽:一類是攀巖植物為主，附屬在建筑的外皮，如爬山虎、常青藤等植物;另一種是高大的種植喬木，作為建筑周邊的綠化系統的一部分［3］。在既有建筑的改造中，這是一種很有發展潛力的遮陽方式，既可滿足遮陽節能的要求，又可以改善周邊環境(見圖1c))。

圖1 三種遮陽設計手法

2.2 按遮陽構件相對于窗口位置分類

1)內遮陽(見圖2)。內遮陽系統一般與門窗系統結合使用，安裝在室內或是門窗內部及配合大型透明頂棚、落地玻璃窗的大型卷簾等，從而起到降低室內對于太陽熱能的吸收。內遮陽對改善室內舒適度，美化室內環境及保證室內的私密性均有一定的作用。多用于不易進行外遮陽設計的建筑內，或是和外遮陽等其他遮陽形式結合使用。2)外遮陽。安裝在建筑物外部的遮陽設施統稱為外遮陽，一般與建筑整體外立面或透明屋頂相結合，由于外遮陽可以在室外降低太陽輻射，其遮陽效果要優于內遮陽系統。在建筑改造中使用較多。多是結合立面，以及節能等方面一體化設計。3)中間遮陽。中間遮陽系統是介于內遮陽和外遮陽之間的一種遮陽形式。因其設置在建筑玻璃層之間的位置，故稱為中間遮陽。中間遮陽能減少夏季通過玻璃的得熱，將日光漫反射進室內，減少室內照度差，消除眩光。但此種方式在建筑改造工程中使用較少。

2.3 按遮陽構件可控制性分類

1)固定式遮陽。這種遮陽通常是與建筑立面結合一起設計的。造型處理利用窗過梁設置，用鋼筋混凝土等做成永久性構件，常成為建筑不可分割的組成部分。它的優點是成本低，一旦建成就不需要再調整，可以節約人力和財力;缺點是不能根據季節、天氣和一天的變化來調整改變遮陽的情況來滿足建筑對太陽光的要求(見圖3a))。

圖2 內遮陽示意圖

2)可調節式遮陽。這種遮陽方式正好與上述的遮陽相反，它是可以根據季節、天氣和一天的變化來調節遮陽的角度，從而滿足建筑對太陽光線和光量的要求。這種遮陽靈活性大，使用科學合理，它可以通過人工調節，也可以是機械調節，還可以采用更先進的設備根據環境各項指標自動調節［4］。這種遮陽方式具有可調節優點，歐美等經濟比較發達的國家采用較多。而在中國，可調節遮陽在建筑設計或是既有建筑改造中一定要慎用，一方面由于我國的財力還沒有達到這一水平，要是硬做下去，反而造成資源的浪費;另一方面，由于運行管理方面的缺失或不到位，導致很多本來是可調節的遮陽，變成固定不變的遮陽，這也同樣是一種資源的浪費，而且也沒有體現出可調節遮陽的優勢(見圖3b))。

圖3 兩種可控遮陽構件

3 不同建筑部位，采取不同的遮陽措施

1)門窗。在建筑的節能改造中，有遮陽要求的主要是建筑的南面、東面和西面。一般來說建筑外窗采用外遮陽，它可以直接把來自太陽的熱量阻擋在建筑外，盡量保持建筑的熱舒適度。對于南向的外窗遮陽，盡量采用可調節的外遮陽百葉系統，從而以調節適當的角度來遮擋夏季強烈的陽光，把熱量直接阻擋在建筑外。而在冬季，也可以通過調節遮陽的角度來適應光線，使得盡量多的陽光照射入建筑內部，提高建筑的熱舒適度;也可以采用百葉窗的形式，就是在現有的窗外做一扇百葉窗，百葉窗的開合就可以起到調節遮陽的效果。但是對于一些有歷史價值的建筑，不能改變其外立面的建筑時，就不宜采用建筑外遮陽，相應的可以采用建筑外窗內遮陽。雖然沒有外遮陽的優勢，但是同樣可以達到一定的遮陽效果。2)墻體。在建筑的節能改造中，對于墻體的遮陽，一般可以采用兩種方式:一種是在墻體上進行遮陽處理，另一種就是在建筑墻體之外的地方進行一些遮擋，從而實現外墻體遮陽目的［6］。前一種遮陽處理主要針對的是南向的外墻面，也可以是東西側墻，但是后一種主要是針對東西側墻。3)屋頂。屋頂分為透明屋頂和非透明屋頂兩種，在建筑節能改造中，可根據實際情況進行遮陽設計。透明屋頂多采用遮陽帆布等內部的遮陽措施，也可以采用外部的可調節的遮陽構件。對于非透明屋頂，可以結合上人屋面，采用綠化屋頂。在一些不上人屋頂，可以把屋頂遮陽與其他方面相結合。比如可以與通風架空層相結合，也可以與太陽能板相結合，實現太陽能與遮陽的一體化設計。以上的三個主要部位，在遮陽改造中都采取相應的遮陽措施(見圖4)。

圖4 三個部位的遮陽措施

4 結語

校園既有建筑種類繁多，不同類型的建筑對于遮陽的要求也不盡相同，而且即使是同一棟建筑在不同的部位，也必須采用不同的設計策略。我們在進行建筑節能改造時應多花一些時間來進行遮陽設計，以達到最佳的節能效果。

［1］上海現代建筑設計(集團)有限公司.建筑節能環保技術與產品——設計選用指南(圍護結構)［M］.北京：中國建筑工業出版社，2006.

［2］王文忠，王寶海.上海住宅建筑節能技術與管理［M］.上海：同濟大學出版社，2004：3.

［3］張 揚.建筑遮陽設計研究［D］.上海：同濟大學碩士論文，2006.

［4］張海文.既有建筑節能改造初探［J］.建筑節能，2006(5)：32-33.

［5］劉瑞瑞.遮陽技術在現代建筑中的應用［J］.山西建筑，2013，39(13)：192-193.

［6］楊 柳.建筑設計中遮陽設施的選用原則［J］.南方建筑，2006(9)：88-90.