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遮阳在绿色建筑中的作用
遮阳在绿色建筑中的作用
引语:
不久前,第八届国际绿色建筑与建筑节能大会暨新技术与产品博览会落下帷幕,来自国内外的建筑节能技术、产品精彩呈现。
在“十二五”提倡节能降耗、转型发展的大背景下,绿色低碳已经成为建筑界不可回避的使命。
在我们为层出不穷的节能新技术喝彩时,更应思考这样一个问题,什么才是适合国情的、具有推广性的绿色低碳建筑。
(
新闻来源:
中国建设报)
摘要:
目前,建筑遮阳不再是单纯作为附加遮阳构件而存在,越来越成为一门系统的科学。
随着绿色建筑,低碳生态的发展,遮阳这一简单可行的节能手段越来越得到人们的重视。
本文将从绿色建筑的角度分析建筑遮阳及其在新时代下的发展任务。
关键词:
绿色建筑、建筑遮阳、遮阳新发展、遮阳问题
一、定义
1、绿色建筑:
指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能,节地,节水,节材),保护环境和减少污染,为人们提供健康,适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。
(摘自《绿色建筑评价标准》GB50378)
2、建筑遮阳:
遮阳是通过建筑手段,运用相应的材料和构造,与日照光线成某一有利的角度,遮挡通过玻璃影响室内过热的热辐射,而不减弱采光条件的手段和措施。
二、含义
1、绿色建筑的基本内涵可归纳为:
从概念上来讲,绿色建筑主要包含了三点:
一是节能,这个节能是广义上的,包含了“四节”,主要是强调减少各种资源的浪费;二是保护环境,强调的是减少环境污染,减少二氧化碳排放;三是满足人们使用上的要求,为人们提供“健康”“适用”和“高效”的使用空间。
减轻建筑对环境的负荷,即节约能源及资源,提供安全、健康、舒适性良好的生活空间;与自然环境亲和,做到人及建筑与环境的和谐共处、永续发展。
三、绿色建筑设计理念
一、节能能源
充分利用太阳能,采用节能的建筑围护结构以及采暖和空调,减少采暖和空调的使用。
根据自然通风的原理设置风冷系统,使建筑能够有效地利用夏季的主导风向。
建筑采用适应当地气候条件的平面形式及总体布局。
二、节约资源
在建筑设计、建造和建筑材料的选择中,均考虑资源的合理使用和处置。
要减少资源的使用,力求使资源可再生利用。
节约水资源,包括绿化的节约用水。
三、回归自然
绿色建筑外部要强调与周边环境相融合,和谐一致、动静互补,做到保护自然生态环境。
绿色建筑的建造特点包括:
对建筑的地理条件有明确的要求,土壤中不存在有毒、有害物质,地温适宜,地下水纯净,地磁适中。
绿色建筑应尽量采用天然材料。
建筑中采用的木材、树皮、竹材、石块、石灰、油漆等,要经过检验处理,确保对人体无害。
绿色建筑还要根据地理条件,设置太阳能采暖、热水、发电及风力发电装置,以充分利用环境提供的天然可再生能源。
随着全球气候的变暖,世界各国对建筑节能的关注程度正日益增加。
人们越来越认识到,建筑使用能源所产生的CO2是造成气候变暖的主要来源。
节能建筑成为建筑发展的必然趋势,绿色建筑也应运而生。
基于上述的绿色建筑的特点和要求,我认为遮阳是最能将绿色建筑的理念发挥应用的方面,利用建筑设施和引导光线,改善设施与环境的关系,达到对人们使用有利的目的。
下面,我将就遮阳这一形式研究。
四、遮阳
1、遮阳理由
我们知道,夏天水平面太阳辐射强度可高达1000W/m2以上,在强烈的太阳光与较高气温的共同作用下,大量的热量通过屋面和外墙,特别是东、西墙传进室内。
其次,通过开敞的窗口直接透进太阳辐射热和热空气;再有就是生活余热。
在这三者的共同作用下使室内热环境条件发生变化,使室内过热。
采用建筑遮阳设施是防止室内过热的有效途径之一。
2、遮阳意义
目前我国建筑能耗占能源总消耗的44%左右,其中建筑建造、使用过程中的能耗约占总能耗的28%左右。
现有的近194亿平方米的建筑中97%以上为高能耗建筑,而每年近20亿平米的新建建筑中95%以上仍属高能耗建筑。
目前我国建筑每年消耗1.2万亿度电,预计到2020年将消耗4.6万亿度电。
而在建筑用电方面,空调/采暖用电占了很大的比例。
而导致空调能耗居高不下的关键因素在于窗户。
因此,用于建筑窗户的建筑遮阳产品,对于建筑能耗的下降起着举足轻重的作用。
3、遮阳防热原理
窗口遮阳可以阻挡直射阳光从窗口透入,减少对人体的辐射,防止室温升高。
通过计算南北方太阳高度角和遮阳的时间段,设计遮阳板的形式,达到南北方遮阳。
窗户遮阳是夏热冬暖地区建筑节能的有效措施。
4、窗口遮阳的形态分类
按遮阳的形态分类,可以分为水平遮阳、垂直遮阳、挡板遮阳.
1)水平遮阳,能够遮挡窗口上方射来的阳光,适用于南向外窗;
2)垂直遮阳,能够遮挡窗口两侧射来的阳光,适用于北向外窗;
3)挡板遮阳,能够遮挡平射到窗口的阳光,适用于接近东西向外窗。
以上是几种遮阳方式,可以在实际工程中单独选用或者进行组合。
常见的还有综合遮阳、固定百叶遮阳、花格遮阳等。
5、遮阳按构造形式可以分为:
1)按与外围护结构的相对位置可以分为内遮阳、外遮阳
2)按安装方法分可以分为固定式遮阳和活动式遮阳
3)按调节方式可以分为手动调节光线遮阳和自动调节光线遮阳,另外还有绿化遮阳。
为了解决固定遮阳带来的与采光、自然通风、冬季采暖、视野等方面的矛盾,可以活动或调节的遮阳设施逐渐被人们采用。
固定式可调节的外遮阳设施,可以根据使用者环境变化和个人喜欢,自由地控制遮阳系统的状态。
其形式有遮阳卷帘、活动百叶遮阳、遮阳篷、遮阳纱幕等。
6、按遮阳的材料分类
按遮阳的材料分类,可以分为钢筋混凝土构件遮阳、铝合金遮阳产品、塑钢遮阳产品、木质遮阳产品等等。
(来自XX百科)
五、遮阳在“绿色”指导下的新趋势
我国现代建筑遮阳开始于从上世纪80年代末,迄今为止的20多年里有了巨大发展。
随着科学技术的发展,以及可持续发展的理念、低碳建筑、生态建筑、绿色建筑等建筑思潮,都对建筑遮阳的有了新的要求,建筑遮阳也呈现出新的发展趋势。
1.建筑遮阳设计全过程化
建筑遮阳设计不应仅仅局限于建筑立面造型或者改善热工环境等某一方面,而要贯穿于建筑设计的整个过程,从建筑选址、布局到建筑立面设计,从环境植物配置到结构、暖通设计的配合,实现建筑遮阳设计全过程化,这不仅有助于改善室内热环境舒适度,而且能获得良好的建筑美学效果,丰富建筑师的造型手法。
目前建筑遮阳作为一种活跃的建筑语言越来越多地被建筑师所运用。
通过对遮阳构件的重复与变化以形成节奏感,呈现韵律与动感之美;利用遮阳构件创造层次感与光影效果,使得整个建筑造型更加丰富;利用遮阳构件的虚实变化造成视觉上的对比,形成视觉张力,给人以生动、强烈的印象;利用色彩鲜艳的外遮阳构件来丰富建筑立面,形成独特的美学效果
2.建筑遮阳设计复合化
科学技术的发展带来了新技术、新材料的涌现。
未来的建筑遮阳产品与设计应充分利用新材料和高技术,充分挖掘多功能和可调控的遮阳构件。
3遮阳与太阳能板相结合
与太阳能光电和光热转换板结合的遮阳板(图2)是一种多功能的遮阳构件,它在避免了遮阳构件自身可能存在的吸热导致升温和热传递问题的同时,巧妙地将吸收的能量转换成对建筑有用的资源加以利用,这是建筑构件复合多功能发展的方向之一。
遮阳设施与玻璃结合的太阳能发电措施有两种:
一种是新型的光电转换玻璃,这种玻璃允许部分可见光透过,吸收其他波段阳光并发电。
另外一种做法是将光生伏打电池安装在双层玻璃幕墙中。
4、遮阳与建筑功能构件相结合
打破建筑各功能构件的联系,考虑采光口与阳台、外廊、检修道、屋顶、墙面的综合遮阳设计,使遮阳构件与建筑本身融为一体,这种集遮阳、通风、排气、检修等物理功能和外廊、阳台等建筑构件于一体的模式,是建筑遮阳另一发展方向。
建筑双表皮遮阳是其中比较特殊的一种。
建筑物的双层表皮是指在建筑立面外附加一层立面,以实现单层立面不能满足的物理功能和使用功能。
双层表皮通过特殊处理的玻璃和附加机械系统,能实现自然通风、遮挡辐射、减少能耗(包括热负荷和冷负荷)、隔绝噪音等目标,高层双层玻璃幕墙就是一个很好的例子。
巴黎国家图书馆(图3)的幕墙夹层中采用可翻动式竖向遮阳板,通过调整每一块板的角度,既可提高遮阳效率,又能造成斑驳的特殊立面效果。
5.建筑遮阳设计智能化
太阳辐射强度受天空中云量影响很大,同时太阳高度角和方位角也随时间不断变化,因此不同季节不同气象条件下对遮阳的需求也不同,而固定式的遮阳构件无法满足这种不断变化的遮阳及采光需求,所以智能化、活动式建筑遮阳构件应运而生。
智能遮阳系统可以根据阳光的强弱程度自行调节遮阳设施的角度,夏季可以将阳光反射回室外,冬季将阳光更多地引入至室内,从而有效地调节和控制室内温度和照度。
运用智能遮阳系统,在满足功能需要的同时,又能营造出一种美妙的光影效果和气氛,并且根据实际天气情况进行调节,达到遮阳节能与采光节能的最优化。
目前国外已经成功开发出时间电机控制系统和气候电机控制系统。
前者储存了太阳运行规律信息,可以根据时间变化调整遮阳装置,还能利用阳光热量感应器(热量可调整)来进一步自动控制遮阳板的高度或角度;后者则是一个完整的气象站系统,装有阳光、风速、雨量、温度感应器,此控制器已经预先输入基本程序,包括光线强弱、风力、延长反应时间等数据,可以根据建筑物所在区域的具体气候状况进行相应调节控制。
6.建筑遮阳设计地域化
伴随批判性地域主义等思潮的出现,建筑的地域性和文化性再次得到探讨。
而遮阳设计作为建筑造型的重要组成部分,直接或间接体现了建筑师对历史文化的继承与理解程度。
建筑遮阳设计与地域文化相结合将是未来的发展趋势之一。
保持地域差异性有赖于技术与地方文化的创造性结合。
应利用现代技术把传统材料和民族性格等地方性因素融合到遮阳设计理念中。
阿拉伯世界研究中心(图4)照相机般的控光装置,使用了最前卫的技术和构造技巧。
主立面用框架和滤光器的手法处理采光,并覆盖隔栅,
可以根据阳光做出精确调节,达到采光和遮阳的目的。
在每一个单元格上,控制调节的电子线路板清晰可见,其遮阳板充分体现出艺术与技术的完美结合,同时控光装置的现代形式反映了阿拉伯建筑的传统几何原型。
7.建筑遮阳设计生态化
以上介绍的几种建筑遮阳趋势多集中于建筑遮阳构件,但正如在1中所提到的,建筑遮阳设计应贯穿于建筑设计全过程,结合植物配置进行遮阳也是一种发展趋势。
落叶的乔木是非常好的遮阳设施,大多数乔木的树叶随气温的升高而繁茂,随气温降低而凋落,这正起到了夏季开启而冬天收起遮阳的作用。
(图5)
结合建筑设计,设置垂直绿化与屋顶花园绿化。
在遮阳的同时,增加绿色植物种植,减少温室气体排放,是生态观及可持续发展观的体现。
梅纳拉商厦(图6)就采用了此种手法。
梅纳拉商厦是马来西亚一座15层高的大型写字楼,引入了空气流动、太阳能利用、植物造氧环境及遮阳等综合措施,被称为真正的绿色摩天大楼。
在植物遮阳方面,它采用了一系列相连的格架、花坛与屋顶花园组成垂直绿化贯穿整个建筑,使摩天楼充满了绿色与生机。
目前,建筑遮阳不再是单纯作为附加遮阳构件而存在,越来越成为一门系统的科学。
国内建筑师也从单纯模仿国外建筑遮阳立面效果转而研究其背后的科学依据,建筑遮阳近年来有了极大的发展。
在科技发展和可持续发展理念的推动下,现代建筑遮阳将朝着全过程化、复合化、智能化、地域化、生态化的道路不断前进。
(来源:
天津大学建筑学院)
六、遮阳设计中的问题
在遮阳设计中以下两个方面是应该注意的:
一是遮阳设计应与通风设计统一考虑,遮阳设施由于距离建筑外表面很近,或附着在建筑外立面上,因而对于建筑表面气流有一定的影响,进而会影响建筑空间自然通风的效果。
而像国外多采用隔栅、百叶或是金属穿孔板等材料,既可以起到遮阳作用,又不影响通风效果。
二是我国空气质量相对较差,空气污染比较严重,空气含尘量较大,因此对于遮阳设施的设计、选型和材料都有着较高的要求。
首先,遮阳设施要求易清洁,不留清洁死角.其次,在选材上要求材料有较强的耐候性,表面光洁,少粘灰,易清洁,耐腐蚀。
否则,空气条件将成为遮阳设施被广泛应用的一大障碍。
七、“节能、生态、遮阳”将成为中国建筑的发展趋势
建筑遮阳设施的良好设计不仅能为人们提供舒适宜人的建筑空间环境,也节约了大量的能源,符合当今世界可持续发展的要求,体现着建筑的发展趋势.如今已经发展成为建筑功能与艺术和技术的结合体,是现代高技术和精致美学的完美体现,给建筑师的设计拓展了新的天地。
总之,良好的建筑遮阳设计既可以节约能源,又可创造独特的建筑个性,既符合建筑设计发展趋向,又具备技术上的发展空间.由于其特殊的“魅力”,必将不断影响我们的生活。
遮阳在绿色建筑中的作用
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