城市街道景观与建筑遮阳系统设计相关性研究

王波涛

(丽水学院土木工程系，浙江 丽水 323000)

1 研究背景

在全球性竞争中，国家和区域之间的竞争以城市为重点，而城市之间的竞争也已从“20世纪80年代的规模竞争、90年代的综合实力竞争演变成21世纪的城市个性魅力的竞争”。城市是时代进步中不可估量的推动者，杭州更是一个重要的推动者。“上有天堂，下有苏杭”，作为国内著名的旅游胜地，仅2010年杭州市接待海外游客230.4万人次，仅次于北京、上海、广州、深圳和珠海。杭州属亚热带季风性气候，四季分明，光照充足，雨量充沛。年平均气温17.5℃，夏季平均气温28.6℃，经常高达38℃，冬季平均气温3.8℃。年平均降雨量1 435 mm。

目前，杭州城市内部分居民楼的遮阳棚已得到统一的安装，全部为绿色透明的塑料材质搭建而成。但是，杭州市内非主要街道的遮阳系统存在年久失修或脏乱差以及居民不合理不正规地安装遮阳系统的现象。城市视觉形象不单是一种物象特征，它反映了城市规划者、建筑者和城市居民对城市的理解和追求，是城市文明程度的重要标志之一，反映了一定时期内城市艺术和技术所达到的水平。本文致力于能够开发一种节能的遮阳系统，如智能型太阳能遮阳系统，系统主体部分由特殊材质搭建而成，内置太阳能蓄电池可以吸收太阳光能并将其储存转化成电能供给照明等设备。

2 项目意义及目标

本项目是要通过提升遮阳系统的美观度提升建筑外观美感从而塑造城市视觉形象，营造城市视觉形象良好的氛围。遮阳系统对于建筑的作用是多元化的，它不单能遮阳挡雨而且能增加建筑美感。遮阳系统通过轻巧的材料设计成优美的形式，成为建筑造型的一部分。

在欧洲已经把遮阳系统作为一种设计元素加以利用，这种具有动感的建筑形象成为了建筑时尚需要，成为一种新的现代建筑形态而存在。

杭州身为一个世界级的旅游城市，其形象影响着杭城的旅游热度。不幸的是，部分居民建筑遮阳板不统一等原因严重影响了杭州整体的城市形象，这就需要通过解决遮阳板问题来改观杭州的城市形象，甚至是通过设计新的遮阳系统来提高杭州城的城市形象。

本项目通过研究杭州各街道遮阳系统种类的分类情况及其外观对城市形象的影响，结合杭州各个主要街道的遮阳系统的了解与分析，设计出一款能吸收太阳光能并将其储存转化成电能供给照明等设备的遮阳系统。同时，该太阳能遮阳板具有遮风挡雨的功能。最终要实现将这款太阳能遮阳板向更多的城市推广使用。

3 杭州遮阳系统现状的调查分析

3.1 杭城遮阳棚现状

户外遮阳棚的分类方式有很多，按其形状和效果而言，可分为水平遮阳棚、垂直遮阳棚、混合遮阳棚及遮挡遮阳棚四种基本形式;按照遮阳棚控制方式的不同，可以分为无线遥控、红外遥控、手动控制以及智能化控制;但是纵观整个城市，从使用情况角度可以把城市内的遮阳棚分为民居建筑、商业区建筑、景区遮阳棚。遮阳棚对于建筑具有重要作用。

3.1.1 民居建筑中的遮阳棚

杭州，夏天十分炎热，阳光直射室内，使房间局部过热并产生眩光，严重影响了人们的生活。遮阳棚有效的防止室内产生局部过热和眩光，所以它在杭城使用率极高。遮阳棚材料多为磨砂玻璃、遮光玻璃、彩色玻璃等，颜色多为绿色，对太阳光波具有一定的折射或散射功能。但是此类遮阳棚对于民居造成了一些问题，如遮阳棚对房间通风有一定的阻挡作用和减弱阳光强度和亮度，使得室内变暗等不利影响。因此，利用门窗的透光材料本身遮阳，有一定局限性。

在户外调查中我们发现，由于是民居建筑，大部分的遮阳棚为居民自行安装，同一幢居民楼上的遮阳棚，款式、颜色、材料、外观各不相同，还有部分未安装遮阳棚，显得杂乱不堪，严重影响了街道的美观状况，见图1。这些情况在杭州市内相当普遍。但在一些新建的小区中，遮阳棚均为统一安装，从外观来看要比前者好，给人一种整齐划一的美感，见图2。

图1 居民自行安装的遮阳棚

图2 新建小区统一安装的遮阳棚

3.1.2 商业建筑区的遮阳棚

商业区的建筑以写字楼以及大型商场为主，为了保持室内温度，必须开空调调温。据统计，建筑外窗的能耗占建筑总能耗比重，一般可达到40%～50%。有效的建筑遮阳设施在夏季可以阻挡近85%的太阳辐射，改善室内热环境。许多大型建筑的遮阳棚并没有像居民区的建筑一样明显，它充分利用了建筑本身，把遮阳棚与建筑融为一体，当然这只是少数，更多的是没有遮阳棚，或者仅仅对于建筑的一层设有很少的遮阳系统。现在商业区建筑的外墙多为玻璃帷幕，就外观来看符合现在人们的审美观念，但是玻璃帷幕也带来了很多的问题，如光污染以后，室内温度容易升高。

遮阳棚能有效阻挡阳光的直接照射，避免室内温度升高的问题，不管从经济利益方面还是节能方面这都是双赢局面。

3.1.3 景区建筑用遮阳棚

据户外调查发现，现在杭州各景区附近的建筑多为低层建筑，景区以杭州西湖周边为主，建筑多用于餐饮业，由于特殊的地理位置以及用处，建筑本身具有不同的风格和特色。大部分景区建筑尤其是餐饮业的建筑，都附有独具特色的遮阳棚、遮阳板等遮阳设施，这些遮阳棚和遮阳板与民居建筑和商业区建筑有着很大的不同，它不仅仅强调实用，更重要的是强调装饰效果，所以它们的外观都是符合现在人们的审美观念。景区建筑遮阳棚多为欧式风格，给景区以及餐饮店面增添了不少色彩，与景区周边少量的民居建筑遮阳棚相比，产生了鲜明的对比，见图3。

图3 景区遮阳棚

3.2 对杭城遮阳系统的调查分析

为了能够更深入了解市民对杭州遮阳系统的态度情况，我们进行了3次杭州市不同地区的实地问卷调查，如杭州庆春路、武林路、湖滨路、延安路等主要路段着重进行了调查。同时我们的调查问卷也在网络上投放，最终，我们收回378份有效的实地调查问卷和143份网络调查问卷。

经过对收回的有效的调查问卷的统计分析，我们有许多重要的发现。首先，有88%的市民会去关注建筑的遮阳棚，而有64%的市民偶尔会关注到建筑的遮阳棚。其次，44%的人认为遮阳棚既美化了环境，也对环境起到了修饰作用。同时我们将几种不同风格的遮阳棚图片放在一起让被调查者选择，50%的人选择了偏西式的遮阳棚样式，说明市民比较在意建筑的整体美观以及希望未来的遮阳棚外观趋势可以向现代化、简约化发展。同时，我们调查了遮阳系统给行人带来的各种不方便，得到了如图4所示的结果。

图4 遮阳系统在生活中带来的不便

此外，我们以居民会最在意遮阳棚的功能调查问卷，选择了实用型、简约型、美观修饰型等多种类型的遮阳棚让参与的问卷者进行了好感度排列。最后得出结论:对于遮阳棚，大家首要的目光还是停留在美观上，其次才考虑其他的实用功能，如图5所示。这个结论让本组成员意识到遮阳系统外观的美观度的重大意义。因此，本小组成员决定对遮阳系统的外观和功能进行深入的调查研究。

图5 遮阳系统主要作用的调查

3.2.1 遮阳系统的外观

在我们的问卷调查中发现，人们不仅要求遮阳系统功能上的完善，还希望从遮阳系统的外观得到美的享受。因此，在设计遮阳系统时，必须注意与建筑造型的协调统一。

因此我们在遮阳系统的设计对提升杭城风貌形象这一方面进行了调查，见图6，调查结果，绝大多数市民认为遮阳系统改善城市形象是非常重要的。同时，人们还认为越美观的遮阳系统对提升杭城风貌的作用越大。

图6 遮阳系统对提升杭城风貌的重要性调查

3.2.2 遮阳系统的功能

1)遮阳节能及供电。

建筑遮阳系统对防止室内温度上升有明显作用。在遮阳系统作用下，房间温度波幅较小，室内温度场均匀，人体感觉舒适。且遮阳系统可有效减少空调负荷，对空调建筑来说，遮阳系统更是节约能源的主要措施之一。

统计问卷结果发现，有54.4%的人希望遮阳板增加节能功效，有57%的人希望遮阳系统向环保和实用方向发展。太阳能遮阳板目前在国外已经相当普及，利用太阳能遮阳板进行遮阳的同时，将太阳能转换成电能给建筑供电，如有剩余可将多余电能卖予电力公司。但是这种太阳能遮阳板技术在国内尚未成熟，其制作成本相对较高，成本回收期长，再加上国民环保意识不强，就现阶段来说推广比较困难。

2)调节采光。

从采光的观点来看，遮阳措施会阻挡白天室外的直射阳光，防止室内人们感到眩光，使室内的光照强度分布比较均匀，有助于视觉效果的发挥。

对周围环境来说，遮阳功能可分散玻璃的反射光，避免了大面积玻璃反光造成的光污染。但是，由于遮阳措施有挡光作用，从而会降低室内光照度，在阴雨天更为不利，使室内更昏暗。因此，在遮阳系统设计时应充分考虑以上因素，尽量满足室内天然采光的要求。

3)挡风挡雨。

杭州属于亚热带季风性气候，夏季多雨，且常受台风侵袭。对杭州市区主要路段的路边建筑遮阳系统的造型和材质考量之后，发现70%的建筑遮阳系统都采用防紫外线布，60%的遮阳板棚是可收缩的。

为了更好的了解遮阳棚对居民的生活有何改善影响，我们对部分店铺和居民楼深入调查了解。最后发现遮阳棚的使用不仅在正午可以遮阳，在杭州这种多雨的南方城市安装遮阳板，尤其是商业区建筑如果遇到下雨，消费者可以及时躲到遮阳板下方避雨，遮雨的同时也对建筑物有防潮作用。

4 智能型太阳能遮阳板系统

目前，太阳能的应用领域已经相当广泛，但是在太阳能遮阳棚的应用还处在发展阶段，智能太阳能遮阳板系统更是新兴产品。在国外智能太阳能遮阳板已得到应用，这为我们提供了很好的借鉴经验。普通的遮阳棚本身就有利于节约能耗，而智能太阳能遮阳棚不仅节约了电能，而且提供了建筑所需的电能供给。

智能型太阳能遮阳板实现了全自动跟踪太阳运行，始终将太阳光线垂直照射于遮阳板上，最大限度地遮挡阳光。该遮阳板通过阻挡光线来避免过多热量透过窗户渗透到室内，起到了调节室内温度和光照需求，从而达到减少空调使用、节省空调运作费用的目的，节约电能、降低能耗。设计师独出心裁将太阳能电池片安装在遮阳板正对太阳处，不仅实现遮阳功效，而且通过遮阳板上的电池片最大限度地把太阳光转换成电能储存起来，实现遮阳和发电的双重功效，使得太阳能光伏发电与建筑节能建筑造型完美地结合在一起。

太阳能光伏发电与遮阳板相结合，有效的减少建筑物空调的冷热负荷，形成了建筑型太阳能电站，它与电网相联，为建筑物供电，智能型太阳能遮阳板的普及使用对建筑节能将会发挥重要的作用。

在中国城市建设发展进程中，可以考虑将居民建筑太阳能遮阳系统产生的电能除供应家庭用电外，还可以向电厂输送，该太阳能遮阳系统供电模式可参考图7。

图7 太阳能遮阳系统供电模式

5 结论与展望

遮阳系统是建筑在外的一个结构，可以让行人直观的看到，并对其产生视觉感受，美观的遮阳系统可以提高城市的整体形象，反之，简陋的遮阳系统则会给人留下不好的印象。因此，以杭州为例，本项目致力于通过提高遮阳系统的美观程度和功能来提升城市整体形象。

杭州提出建设低碳经济、低碳建筑、低碳交通、低碳生活、低碳环境、低碳社会的“六位一体”低碳城市目标，杭州市是全国首批低碳城市示范点。而我们项目中研究的太阳能节能遮阳板正完全符合低碳、节能这个主题。所以，我们希望可以将杭州城居民建筑、商业建筑、景区建筑的遮阳系统改造的美观、大方、实用的同时，还能增加太阳能节能功能，让城市的资源得到充分的利用，增加经济效益，促进城市多方位建设与发展。

[1] 曾会容.浅谈建筑幕墙的遮阳板设计与应用[J].中国建筑金属结构，2008(6):21－22.

[2] 由世俊，娄承芝，华 君，等.建筑物用光伏集成系统在中国应用的前景[J].太阳能学报，2000，21(4):434－438.

[3] 周 莹，杨艳霞，左丹红，等.太阳能建筑[J].建筑光电一体化源书，2008(5):66－67.