公共建筑遮阳设计及运用

王远

（沙洲职业工学院，江苏 张家港 215600）

公共建筑遮阳设计及运用

王远

（沙洲职业工学院，江苏 张家港 215600）

本文以“建筑遮阳”作为研究对象，对其在公共建筑中的具体运用进行深入分析和研究，探讨并归纳其在公共建筑中的运用方式，相关技术措施。笔者提出未来我国公共建筑遮阳的发展趋势包括3方面：遮阳与建筑一体化设计、遮阳的信息化与参数化设计、智能化的遮阳产品。

建筑遮阳；公共建筑；建筑物围护结构

0 引言

在我国气候炎热地区特别是南方地区的公共建筑，夏季由于受到强烈的太阳辐射和温度热流对建筑物围护结构的冲击，使过多的太阳辐射热进入室内，对居住环境的舒适度构成了严重威胁，因此对于如何使用被动式设计手段提高公共建筑的围护结构热工性能是行业内比较关注的热点问题。公共建筑的遮阳设计是有效解决公共建筑隔热性能的关键措施，同时也可以作为建筑物外观装饰。在世界西方发达国家对公共建筑遮阳的研究都已经非常成熟，且多数已经使用外遮阳的智能化和信息化技术，例如日本对办公类建筑进行研发的适应太阳轨迹变化的可调节遮阳装置，美国和西欧国家将遮阳作为一个系统与建筑进行有效结合，很好地协同了建筑节能与建筑设计的关系。

1 建筑遮阳与节能

1.1 建筑遮阳的定义

建筑遮阳作为建筑节能设计的重要手段，其能够有效地减少夏季热量通过围护结构进入室内，保证房间的热稳定性，同时有规律的遮阳设计手段又可以成为建筑物外观设计的一部分，衬托建筑物在外立面的空间关系。建筑遮阳指的是通过主动式或者被动式的设计或技术手段有效降低通过围护结构的太阳辐射热，减少空调的负荷量。

1.2 遮阳系统的分类

建筑遮阳系统按照构造方式和适应气候的布置原则可以分为水平式遮阳、垂直式遮阳、综合遮阳与挡板遮阳。其所处的位置不同可以分为建筑外遮阳系统、建筑内遮阳系统与建筑自遮阳。根据遮阳安装方式的区别可以分类为固定式遮阳与活动式遮阳。无论其如何分类都是根据建筑物所处的特定气候地理环境与功能用途进行区分的。不同的遮阳方式有其不同的特征与功能，具体如表1所示。

2 公共建筑遮阳的发展趋势

由于公共建筑体积大，功能多，人员的流动密度大，因此遮阳设计的最基本原则是要根据建筑物的使用功能，并兼顾一定的美观与节能要求。在我国公共建筑中，遮阳的手段与传统时代不同，遮阳设计最初不被设计人员重视的时候是独立于建筑存在的，有时候更多的是解决局部功能的问题，没有考虑居住的热环境与舒适度，没有能够有效协同建筑设计，没能形成一个系统，缺乏智能化的调节措施，使用起来不方便，且我国过去的传统公共建筑采用外遮阳的手段和形式比较少，且研究不够前沿。

在我国多数公共建筑传统意义上而言更倾向于通过内遮阳或者借助建筑物的与植物等的遮阳实现遮阳的功能。但是随着建筑设计水平的不断提高，人们审美意识的提升，公共建筑的遮阳方式与遮阳技术措施越来越系统化、集成化与智能化，正在逐步向西方国家的遮阳设计水平靠拢。目前遮阳设计的趋势是逐步实现其余采光、通风、形体控制与可再生能源（太阳能）的结合，这也决定了遮阳从脱离建筑主体之外逐步向建筑自遮阳系统靠近。

表1 建筑遮阳系统的分类及示意

图1 植物遮阳

2.1 一体化建筑遮阳

一体化建筑遮阳要求建筑设计前期就将遮阳的理念和手段纳入到设计体系中，常见的有利用建筑物的挑檐、外廊、形体上的装饰构件达到遮阳的效果。

2.2 植物遮阳手段

植物遮阳是指通过建筑的外环境手段实现建筑微气候调节的同时，降低传入建筑室内的热量。如我国很多公共类建筑外墙种植攀爬类植物，如爬山虎、藤蔓等，不仅可以降低建筑表皮在夏季的热量，同时也点缀了建筑的外观。

2.3 参数化智能遮阳

目前建筑信息化与智能化发展迅速，很多公共建筑的遮阳系统采用了可调节参数化的遮阳方式，其工作原理就是利用气候变化进行遮阳方式的调节，实现了全自动化的遮阳手段。如可调节百叶遮阳、光伏集成玻璃幕墙遮阳，玻璃材料的反射遮阳等都是比较先进的遮阳手段。

3 公共建筑遮阳设计技术措施与发展趋势

对案例进行分析的基础上，通过理论文献的阅读，我们了解到目前我国公共类建筑设计的方法和技术手段趋向于协同设计。其目的就是要实现遮阳与建筑采光、通风、热环境控制的协同效应，从建筑节能的角度而言，一项技术的实施可以满足多种功能的使用，节能效率提高。从造价和成本而言，初次投资的成本数额偏大，后续的成本回收效益也是十分明显的。一般而言，公共建筑类的遮阳设计方法大致包括以下3个方面。

图2 可调节百叶遮阳、光伏遮阳一体化技术、玻璃反射遮阳

3.1 结合建筑构造的自遮阳

这是目前多数普通类的公共建筑最为常用的技术手段，通过对建筑物构件的局部构造处理，如在玻璃幕墙贴涂透明反射薄膜，反射一定数量的太阳辐射热达到遮阳的目的；在建筑表皮设置反射板或者吸收热装置，一方面可以反射辐射热，另外可以通过将吸收的热量转化为电能用于办公类的照明系统中，实现能源的可持续利用。

3.2 计算机参数化模拟遮阳

该方法是目前大中型办公类采用的比较多的方法，即建筑物的遮阳设计以当地的气象数据为依据，通过计算机模拟软件载入当地的年平均温度、湿度和日照的参数，计算机会模拟出在办公类建筑立面上的辐射密度和变化，在不同的热辐射区域会以不同的色块进行区分。颜色比较深的区域表明该区域受辐射热比较严重，要减少开窗，设置遮阳。颜色比较浅的地方说明采光不足，要考虑采光。在对区域进行界定之后就要通过被动式的手段进行建筑的遮阳处理，但更多的是在建筑设计前期进行模拟，实现与建筑的一体化设计。

3.3 开发和使用遮阳产品

对于后期进行遮阳维护和改造的公共建筑，由于考虑到重新设计带来的成本和便利性问题，可以考虑使用建筑遮阳产品。遮阳反射窗帘、遮阳挂板、屋顶光伏遮阳一体化技术产品等都是比较好的遮阳产品，一定程度上都可以满足日常的遮阳用途。

[1]白胜芳.对建筑遮阳技术发展的思考和建议[J].建设科技，2012（15）：22-26.

[2]周焕明.建筑遮阳节能技术浅析[J].中国科技财富，2009（06）：52-53.

[3]赵齐.现代建筑遮阳设计探讨[J].工程建设与设计，2013（11）：79-82.

[4]王金鹏.建筑遮阳节能技术研究[D].天津：河北工业大学，2007.

图7

美国精益施工学会（LCI-Lean Construction Institute）的通过研究发现，计划完成度（PPC-the Percentageof Promises Completedonti me承诺按时完成的百分比）与生产效率和利润有下图所示关系：

从图6中得知，当计划完成度超过75%的时候，生产效率和利润就会出现明显增长。根据LCI的研究显示，在没有采用LPS以前，只有1/3的任务能够按制定的计划完成，也就是说只有33%的PPC。

LCI进一步研究制定的任务不能按时完成的原因时得出如下结论：

由图7可知，位居首位的是信息不够清晰和明确。

通过以上研究我们看到了末位计划员系统LPS在解决相关问题时可以发挥的明显作用，而BIM技术利用其直观的三维表达和丰富的数据正好可以解决信息不清晰和不明确问题。

BIM技术的可视化对于解决施工中存在的问题提供了很大的帮助。它可以使隐蔽工程显现，可以使一些问题可视化。利用BIM平台的技术优势，对于提升建造效率，提高建造质量有很大的帮助，还可以实现利益最大化。

通过BIM技术计算工程量时，可以实现按照时间、部位、专业等快速统计，找出计划用量，以便人力、材料、机械设备准时到位。通过BIM技术还可以分段、分类型进行统计，查看落实整改情况。

4 结语

由于BIM技术的强大优势，在不久的将来，BIM技术必将会彻底取代现有的设计软件，推动建筑行业的发展。使用BIM技术将会使建设项目的品质得到提升、效率得到提高，与业主的沟通也会更加的方便，推广和普及BIM技术意义非常重大。

参考文献：

[1]陈前，张原.浅谈BIM技术及其应用[J].价值工程.2012（23）.

[2]张建平，李丁，林佳瑞，颜钢文.BIM在工程施工中的应用[J].施工技术.2012（16）.

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[5]刘爽.建筑信息模型（BIM）技术的应用[J].建筑学报.2008（02）.

[6]臧伟.BIM领域应用于建筑设计的典型软件[J].时代建筑.2013（02）.

作者简介：闫积刚（1982），男，甘肃省白银市人，西安建筑科技大学在读硕士，就职于甘肃工业职业技术学院，研究方向：建筑结构。

TU832.5+2

A

1673-1093（2015）08-0077-04

王远（1978），男，江苏沭阳人，工程师，讲师，就职于沙洲职业工学院基建科，研究方向：建设工程项目管理。

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.08.021

2015-03-30；

2015-04-10