大空间顶部遮阳研究现状探析

孟海迎 沈 浩

（河北工业大学，中国 天津300401）

虽着生产力的迅猛发展和人口数量的迅速增加，人类社会对大空间建筑的需求也与日俱增，如展厅、商场、交通枢纽等人员密集使用的建筑从功能上要求建筑要具备大体量大空间，同时大空间也能充分体现出具体建筑的独特性格。大空间建筑是一定社会经济与技术条件下人类利用自然、改造自然而获得的空间场所，大空间建筑的功能内容丰富多样，然而，不管建筑的具体内容如何，本质上都是人的需要，有的是行为活动的需要、有的是精神活动的需要、有的是为特殊环境的需要。在人类文明取得了长足进步，人类文明取得辉煌成绩的同时，建筑节能的概念也逐渐被人们所重视。

能源作为现代社会中的重要资源之一，己经日益显现出它的珍贵性。 在发达的工业化国家，建筑物消耗了近40%的能源，经过粗略的估算，其中的2/3 到3/4 本可通过正确的建筑措施节省下来。这种潜力不仅存在于建筑设备之中，同时也为建筑设计带来全新概念。 建筑遮阳，在《建筑构造》里的定义为——“为了避免阳光直射室内，防止局部过热和眩光的产生，以及保护物品而采取的建筑措施”。大空间建筑由于内部采光对照度的需求就使得顶部天窗需要有较大的面积，而作为建筑围护结构的重要组成部分， 外窗是造成建筑能耗损失的首要因素，建筑遮阳反射和吸收了大部分的太阳辐射热，避免太阳辐射热透过外窗直接进入室内空间，有利于防止室内过热，在提高室内热舒适性,在降低空调能耗方面发挥着重要作用。

1 大空间顶部采光遮阳现状与发展趋势

大空间建筑顶部采光已广泛应用于大空间建筑中，采用的遮阳形式也多种多样。1）采用开北向天窗的方式，在满足室内采光的同时，有效避免了直射光射入，如印度班加罗尔国际机场；2）利用围护材料遮阳，如日本关西机场，采用吸热玻璃、反射玻璃、Low-E 玻璃的玻璃系统遮阳，又如采用特殊膜结构的水立方；3）采用遮阳设施：（1）固定的遮阳设施，如采用散射板遮阳的日本关西机场，采用棱镜折光板的厦门体育馆，又如使用密孔遮阳板的美国圣何塞国际机场航站楼，采用垂直遮阳板遮阳天津火车站。 （2）可调的遮阳设施，如梅纳拉商厦，如深圳会展中心采用可调节式机翼型遮阳百叶板。 （3）德国国会大厦穹顶采用可自动追踪太阳运行轨迹并做相应运动的遮阳“扇”。

现今发达国家的建筑外墙及屋顶单位面积的能耗仅为我国1/3～1/5，其中窗体单位面积的能耗仅我国的1/2～1/3。 通过采用经济合理的遮阳措施在保证建筑正常使用功能的基础上尽可能的节约能源已成为遮阳的发展趋势。

2 国内外的研究概况

建筑遮阳作为一种节能效果显著的可持续技术，长期以来深受国内外建筑技术科学领域的重视。在同纬度的地区和较发达国家都非常重视遮阳技术的开发研究，在建筑遮阳技术的应用方面提出了相应的法规，对绿色建筑的评估体系中也都规定了相应的条款。

内外遮阳的遮阳性能是存在较大差异的。 理论上认为，外遮阳的遮阳效果优于内遮阳，这也是学术界公认的。 根据在德国、比利时、法国和美国的研究报告显示，玻璃纤维遮阳织物应用于室外时，遮阳织物可将太阳辐射热在接触到玻璃前就阻挡在室外， 可以阻隔88%的太阳辐射，应用在室内可达64%，使用室外遮阳帘可以最大降低室内温度达5～15℃。 如使用空调则能大大减少空调的电费开支，空调用电量降低超过60%。

2.1 国外研究概况

在遮阳研究方面，国外的遮阳研究相对较为规范。 所采用的研究方法主要是理论计算研究、计算机模拟分析和实验测试研究，并取得许多的研究成果。目前北美地区在遮阳性能方面的研究处于世界领先地位。

1992 年，日本在“住宅新节能基准与指针”中，在旧有节能法令的基础上，特别加入了有关遮阳的规定，即日照取得系数μ 最高值的规定，将μ 值作为建筑物外表面的“遮阳基准”，然而对产品该项指标的确认难度偏大， 尚无合适的实施标准； 在德国的新建筑节能规范EVEn2002 中，技术要求从单项建筑围护结构的最低保温隔热指标转到严格有效的能耗控制，操作性较强，其中更是将建筑遮阳技术的规定作为规范的核心部分；在东南亚国家和地区中，例如新加坡、马来西亚的建筑节能法规中，如今都已使用OTTV(外围护结构总传热值)对围护结构进行节能限制，而OTTV 节能法令中对建筑的遮阳能力作出了底限限制；我国台湾地区颁布的“建筑物节约能源设计技术规范”中提出了代表围护结构“遮阳性能”的“等价开窗率Rep”的概念，该指标综合了遮阳性能和通风性能，便于实施。 但OTTV 方程对于建筑得热的相关增益组分， 并未给出准确的说明, 且OTTV 和等价开窗率Rep能偶表示出建筑物的遮阳、保温程度，却无法反映建筑物能耗量，无法保证能耗量与综合热性能的线性关系。

2.2 国内研究概况

相对国外，我国对建筑遮阳的研究较晚，但是伴随着人们对建筑节能的重视，遮阳理论的研究和学习也逐渐发展起来。 同济大学李峥嵘教授在长江流域的上海地区的相关研究成果表明，相同的布帘或软百叶帘等遮阳设施，内遮阳变为外遮阳后，由窗口传入室内的热量由60%降低为30%。清华大学和华南理工大学等高校早在几年前就各自独立开发出相应的遮阳计算软件，可以便利地验算遮阳尺寸和进行遮阳效果模拟；我国学者研究“建筑遮阳”的主要成果突出表现在概念的完整性上，强调遮阳的理念，不但明确了窗口构造遮阳的基本形式，还提出了绿化遮阳、简易遮阳、帘幕材料的隔热遮阳。

此外， 国内建筑设计规范也开始逐步把建筑遮阳作为重要内容。1986 年颁布《民用建筑热工设计规程》、1993 年颁布《民用建筑热工设计规范GB50176-93)》、《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)JGJ26 一95》、《建筑气候区划标准GB501783-93)》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ75 一2003）》、《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准（JGJ134-2001）》中均对建筑外窗的遮阳作出了规定。

［1］涂锋祥.运用遮阳技术推进建筑节能[J].建筑科技,2005（15）:33-34.

［2］李东哲.厦门体育馆天然光环境设计研究[D].天津大学,2003.

［3］闫羽.遮阳百叶在深圳会展中心工程中的应用[J].建筑技术,2004（9）:39-41.

［4］苏志刚,杨靖.遮阳设计从研究到实施[J].建筑学报,2004（4）:76-77.