校园既有建筑节能改造中的遮阳设计分析★

潘 洌 廖宇航 邓若璇

(1.广西大学土木建筑工程学院，广西南宁 530004;2重庆大学建筑城规学院，重庆 400030;3.同济大学建筑城规学院，上海 200092)

1 遮阳设计在校园既有建筑节能改造的作用

1.1 遮阳改造可以美化陈旧的建筑外观

校园既有建筑的建造时间，一般有几年，甚至是数十年，介于建造时的建造技术、经济状况、设计手法以及时代背景等方面原因，建筑外观看起来一般都比较单调，跟不上时代的要求，满足不了现代高校发展的需要。但是这些建筑大多也只是处在生命的中期，还有很长的使用寿命。对于它们来说，改造就是改变目前陈旧的外观的最好方式。遮阳改造是一种最直接而且简单的美化建筑外观的手段。对于很多建筑来说，遮阳改造可以使它们焕发出第二次生机，可以把原本比较陈旧的外观改造得焕然一新。“对于建筑的外观遮阳改造，一般可以结合建筑外围护结构的节能改造进行”［1］。遮阳改造中，可采用现代技术，现代的材料，结合遮阳构件对建筑外观进行统一的改造，从而使建筑焕发生机。

1.2 建筑的遮阳设计有着巨大的节能意义

建筑遮阳是建筑节能的第一道防线。在既有建筑改造中，针对外围护结构节能措施，建筑遮阳可以有效的阻挡太阳光的直接照射，从而减少建筑外围护结构的直接得热。遮阳是节能改造方面一种比较廉价节能的手段。在建筑节能改造中，常会花比较高的价钱，引进先进的设备来进行节能设计和改造，比如众所周知的同济大学文远楼生态节能改造，这是高造价的节能示范楼，这些只能说是节能技术的示范楼，而不应该是节能建筑的示范楼［2］。囿于当前既有校园建筑数量之庞大，改造资金来源是一个难题，所以在改造设计中，必须尽量采用物美价廉的改造方式。从广义的节能来说，遮阳改造是节能的有效措施。

2 建筑遮阳的类型

2.1 按遮阳设计手法分类

1)建筑自遮阳。这种遮阳就是利用建筑相互遮阳或是建筑自身的构件遮阳，由建筑建造时的情况决定。这种遮阳一般是在建筑建好的时候就形成的，一般不需要人工维护，主要分为两种:一种是周边建筑的遮挡，在功能上就起到了遮阳的效果，这种情况在我们的传统民居中尤为常见，不过在现代建筑中由于日照间距的控制就比较少了。另一种是建筑本身构成了遮阳的效果，如建筑挑檐、建筑阳台或是各种建筑构件构成了自遮阳的效果。在既有建筑的改造中一般没有太大的改造余地(见图1a))。2)建筑附加构件遮阳。这种遮阳是以遮阳为目的而设置的建筑遮阳构件，其效果优于建筑自遮阳方式。这种遮阳方式可以根据实际情况设计遮阳构件，以达到遮阳的效果。不仅可以改善建筑的舒适度，还可以美化建筑的外观，所以在既有建筑改造中很常用，是一种很有效的改造方式(见图1b))。3)绿化遮阳。相对于上述的两种遮阳，这种遮阳更加自然一些，它主要是利用种植绿化来遮挡阳光的直接照射。主要有两种类型的绿化遮阳:一类是攀岩植物为主，附属在建筑的外皮，如爬山虎、常青藤等植物;另一种是高大的种植乔木，作为建筑周边的绿化系统的一部分［3］。在既有建筑的改造中，这是一种很有发展潜力的遮阳方式，既可满足遮阳节能的要求，又可以改善周边环境(见图1c))。

图1 三种遮阳设计手法

2.2 按遮阳构件相对于窗口位置分类

1)内遮阳(见图2)。内遮阳系统一般与门窗系统结合使用，安装在室内或是门窗内部及配合大型透明顶棚、落地玻璃窗的大型卷帘等，从而起到降低室内对于太阳热能的吸收。内遮阳对改善室内舒适度，美化室内环境及保证室内的私密性均有一定的作用。多用于不易进行外遮阳设计的建筑内，或是和外遮阳等其他遮阳形式结合使用。2)外遮阳。安装在建筑物外部的遮阳设施统称为外遮阳，一般与建筑整体外立面或透明屋顶相结合，由于外遮阳可以在室外降低太阳辐射，其遮阳效果要优于内遮阳系统。在建筑改造中使用较多。多是结合立面，以及节能等方面一体化设计。3)中间遮阳。中间遮阳系统是介于内遮阳和外遮阳之间的一种遮阳形式。因其设置在建筑玻璃层之间的位置，故称为中间遮阳。中间遮阳能减少夏季通过玻璃的得热，将日光漫反射进室内，减少室内照度差，消除眩光。但此种方式在建筑改造工程中使用较少。

2.3 按遮阳构件可控制性分类

1)固定式遮阳。这种遮阳通常是与建筑立面结合一起设计的。造型处理利用窗过梁设置，用钢筋混凝土等做成永久性构件，常成为建筑不可分割的组成部分。它的优点是成本低，一旦建成就不需要再调整，可以节约人力和财力;缺点是不能根据季节、天气和一天的变化来调整改变遮阳的情况来满足建筑对太阳光的要求(见图3a))。

图2 内遮阳示意图

2)可调节式遮阳。这种遮阳方式正好与上述的遮阳相反，它是可以根据季节、天气和一天的变化来调节遮阳的角度，从而满足建筑对太阳光线和光量的要求。这种遮阳灵活性大，使用科学合理，它可以通过人工调节，也可以是机械调节，还可以采用更先进的设备根据环境各项指标自动调节［4］。这种遮阳方式具有可调节优点，欧美等经济比较发达的国家采用较多。而在中国，可调节遮阳在建筑设计或是既有建筑改造中一定要慎用，一方面由于我国的财力还没有达到这一水平，要是硬做下去，反而造成资源的浪费;另一方面，由于运行管理方面的缺失或不到位，导致很多本来是可调节的遮阳，变成固定不变的遮阳，这也同样是一种资源的浪费，而且也没有体现出可调节遮阳的优势(见图3b))。

图3 两种可控遮阳构件

3 不同建筑部位，采取不同的遮阳措施

1)门窗。在建筑的节能改造中，有遮阳要求的主要是建筑的南面、东面和西面。一般来说建筑外窗采用外遮阳，它可以直接把来自太阳的热量阻挡在建筑外，尽量保持建筑的热舒适度。对于南向的外窗遮阳，尽量采用可调节的外遮阳百叶系统，从而以调节适当的角度来遮挡夏季强烈的阳光，把热量直接阻挡在建筑外。而在冬季，也可以通过调节遮阳的角度来适应光线，使得尽量多的阳光照射入建筑内部，提高建筑的热舒适度;也可以采用百叶窗的形式，就是在现有的窗外做一扇百叶窗，百叶窗的开合就可以起到调节遮阳的效果。但是对于一些有历史价值的建筑，不能改变其外立面的建筑时，就不宜采用建筑外遮阳，相应的可以采用建筑外窗内遮阳。虽然没有外遮阳的优势，但是同样可以达到一定的遮阳效果。2)墙体。在建筑的节能改造中，对于墙体的遮阳，一般可以采用两种方式:一种是在墙体上进行遮阳处理，另一种就是在建筑墙体之外的地方进行一些遮挡，从而实现外墙体遮阳目的［6］。前一种遮阳处理主要针对的是南向的外墙面，也可以是东西侧墙，但是后一种主要是针对东西侧墙。3)屋顶。屋顶分为透明屋顶和非透明屋顶两种，在建筑节能改造中，可根据实际情况进行遮阳设计。透明屋顶多采用遮阳帆布等内部的遮阳措施，也可以采用外部的可调节的遮阳构件。对于非透明屋顶，可以结合上人屋面，采用绿化屋顶。在一些不上人屋顶，可以把屋顶遮阳与其他方面相结合。比如可以与通风架空层相结合，也可以与太阳能板相结合，实现太阳能与遮阳的一体化设计。以上的三个主要部位，在遮阳改造中都采取相应的遮阳措施(见图4)。

图4 三个部位的遮阳措施

4 结语

校园既有建筑种类繁多，不同类型的建筑对于遮阳的要求也不尽相同，而且即使是同一栋建筑在不同的部位，也必须采用不同的设计策略。我们在进行建筑节能改造时应多花一些时间来进行遮阳设计，以达到最佳的节能效果。

［1］上海现代建筑设计(集团)有限公司.建筑节能环保技术与产品——设计选用指南(围护结构)［M］.北京：中国建筑工业出版社，2006.

［2］王文忠，王宝海.上海住宅建筑节能技术与管理［M］.上海：同济大学出版社，2004：3.

［3］张 扬.建筑遮阳设计研究［D］.上海：同济大学硕士论文，2006.

［4］张海文.既有建筑节能改造初探［J］.建筑节能，2006(5)：32-33.

［5］刘瑞瑞.遮阳技术在现代建筑中的应用［J］.山西建筑，2013，39(13)：192-193.

［6］杨 柳.建筑设计中遮阳设施的选用原则［J］.南方建筑，2006(9)：88-90.