【正文】 建筑內(nèi)部空間舒適度有較大的效果。在遮陽技術(shù)研究上，我國在根據(jù)太陽運(yùn)行規(guī)律確定不同地域的遮陽特性方面有了較成熟的結(jié)論，并已形成一套系統(tǒng)的遮陽計算方法。清華大學(xué)和華南理工大學(xué)等高校已經(jīng)各自獨(dú)立開發(fā)出相應(yīng)的計算軟件，可以方便地進(jìn)行計算和遮陽效果模擬；許多遮陽設(shè)備廠家通過技術(shù)引進(jìn)，對遮陽材料的性能和遮陽效果有較詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，并開發(fā)出許多較為成熟的遮陽產(chǎn)品；中國建筑科學(xué)研究院上海分院首次提出活動外遮陽能耗的計算機(jī)模擬方法，并開發(fā)了《建筑遮陽設(shè)計分析軟件》，其成果在國內(nèi)外處于領(lǐng)先地位。國外較發(fā)達(dá)的國家都非常重視遮陽技術(shù)的開發(fā)研究，在建筑遮陽技術(shù)的應(yīng)用方面都單獨(dú)提出了相應(yīng)的法規(guī)。目前，國內(nèi)的大部分研究著重于建筑遮陽的物理和熱工性能，缺少對遮陽與采光、通風(fēng)和視線遮擋等問題的綜合性研究；在市場方面，對新型遮陽材料和構(gòu)造做法介紹也很少，并缺乏對遮陽構(gòu)件的造價等實(shí)際問題的調(diào)研。在實(shí)例上，對國外許多作品中較新穎，技術(shù)性較強(qiáng)的遮陽手段缺少原理和試驗(yàn)數(shù)據(jù)介紹；在設(shè)計上，國內(nèi)建筑師對正確設(shè)計需用遮陽措施的重要性認(rèn)識不足，很少在設(shè)計中主動采取遮陽手段，許多新建建筑僅僅局限于從立面上對國外優(yōu)秀案例進(jìn)行簡單模仿，而不了解其原理及適應(yīng)范圍，更缺少創(chuàng)新的遮陽手段；另外，我國在現(xiàn)行相關(guān)建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中針對“建筑遮陽”的規(guī)定條款過于籠統(tǒng)，如“建筑物的夏季防熱應(yīng)采取建筑遮陽措施”、“向陽面窗戶應(yīng)采取遮陽措施”等均為概念性條款，而且概念比較陳舊；現(xiàn)行的遮陽計算方法需要設(shè)計者翻閱資料并經(jīng)歷較復(fù)雜的計算過程，不利于建筑師設(shè)計出適宜的遮陽措施。特別在活動外遮陽方面，更沒有完善的設(shè)計導(dǎo)則。廣西屬于夏熱冬暖地區(qū)，夏季炎熱漫長，太陽輻射強(qiáng)烈，強(qiáng)烈的太陽光直射在嚴(yán)重影響建筑室內(nèi)熱環(huán)境同時，還增加了建筑的空調(diào)能耗。大量研究表明，采用恰當(dāng)?shù)慕ㄖ庹陉柎胧?，不但可以降低建筑物的能耗，還可以改善室內(nèi)的熱環(huán)境。因此建筑外遮陽技術(shù)是適用于包括廣西的夏熱冬暖地區(qū)的一項(xiàng)重要的建筑節(jié)能技術(shù)，也符合夏熱冬暖地區(qū)綠色建筑與建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢要求。日趨惡化的室內(nèi)環(huán)境，使越來越多的人意識到建筑節(jié)能減排的重要性，并開始了對建筑外遮陽技術(shù)的研究。發(fā)達(dá)國家在這方面已經(jīng)有了大量的經(jīng)驗(yàn)，對國外的現(xiàn)代建筑遮陽技術(shù)發(fā)展趨勢的研究和借鑒有助于中國現(xiàn)代建筑遮陽真正融入到整個現(xiàn)代建筑藝術(shù)中。建筑外遮陽技術(shù)得到眾多專家學(xué)者的推崇，并在上海、南京、杭州等地區(qū)的實(shí)際工程中得到大量應(yīng)用。如國內(nèi)著名建筑節(jié)能專家江億院士、涂逢祥教授等均多次通過演講、發(fā)表文章等方式呼吁在夏熱冬暖地區(qū)采用建筑外遮陽技術(shù)；上海建筑科學(xué)研究院設(shè)計建設(shè)的上海生態(tài)示范樓（綠色建筑三星級項(xiàng)目）采用了大量的外遮陽技術(shù)，根據(jù)實(shí)測結(jié)果，僅外遮陽技術(shù)一項(xiàng)的節(jié)能率就達(dá)20%以上；國內(nèi)首例綠色建筑改造項(xiàng)目——上海張江集電港辦公中心采用了活動外遮陽技術(shù)，總體節(jié)能率達(dá)到65%以上；南京萬科金色家園對采用百葉外遮陽和不采用外遮陽情況下的熱舒適性、采光系數(shù)、耗電量等進(jìn)行了測試，結(jié)果表明，西北向采用百葉遮陽能有效提高建筑室內(nèi)的熱舒適性，顯著降低空調(diào)能耗，具有良好的節(jié)能效果。與建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的其他部分如墻體和屋面相比較，外窗屬薄壁輕質(zhì)構(gòu)件，是建筑能耗損失的最薄弱環(huán)節(jié)，其保溫隔熱性能最差。另外通過窗戶縫隙的空氣滲透，特別是夏季通過玻璃的太陽輻射傳熱，都會影響室內(nèi)熱環(huán)境的舒適性，增加采暖空調(diào)的負(fù)荷及能耗。另一方面，由于外窗所服務(wù)的建筑對象所處的地域、氣候和時間等諸多因素的不同，即窗戶所處的環(huán)境條件不同，外窗的能耗水平和對窗戶的要求也有所差別。南方和北方，辦公建筑和住宅建筑，冬季和夏季對外窗的節(jié)能要求都存在很大差異，如北方地區(qū)注重外窗在冬季的保溫、得熱性能，而南方地區(qū)則更強(qiáng)調(diào)外窗在夏季的隔熱、通風(fēng)能力。廣西大部分地區(qū)夏季漫長、氣候濕熱、冬季短暫的特點(diǎn)決定了推進(jìn)民用建筑節(jié)能必須注重夏季隔熱，同時兼顧冬季采暖。而其中外窗的作用十分重要。通過分析廣西地區(qū)的日照特點(diǎn)可知，應(yīng)用外遮陽技術(shù)措施是一種行之有效的節(jié)能手段。然而，對采用外遮陽措施的節(jié)能效果的量化，一直是個難以解決的問題。只有明確外遮陽技術(shù)的具體節(jié)能潛力，才能更有力地指導(dǎo)建筑外遮陽設(shè)計、推廣外遮陽技術(shù)，促進(jìn)建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展。因此，通過科學(xué)手段，對不同類型建筑，分析其采用的外遮陽技術(shù)措施可能帶來的節(jié)能效果，是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)。建筑外遮陽技術(shù)之所以可以節(jié)能，是因?yàn)樵摯胧┱趽趿讼募镜奶栔鄙漭椛?，使得室?nèi)冷負(fù)荷較小。設(shè)置合理的建筑外遮陽系統(tǒng)，如活動卷簾遮陽，還可以在冬季使盡可能多的太陽直射輻射進(jìn)入室內(nèi)，降低采暖能耗。從這個角度出發(fā)，可以通過使用較成熟的建筑能耗模擬軟件（如DOE2），對廣西各類典型建筑物的全年冷、熱負(fù)荷進(jìn)行分析，確定其中太陽直射輻射所占比例，從而可以分析得出合理的外遮陽技術(shù)措施所能帶來的節(jié)能效果。不同的建筑類型（如居住建筑和公共建筑、既有建筑和新建建筑）由于具有不同的建筑構(gòu)造和不同的使用功能，其負(fù)荷組成差別較大，只有通過完善、系統(tǒng)的分析才能清晰地了解各類建筑采用外遮陽技術(shù)后的節(jié)能潛力，從而明確外遮陽技術(shù)措施的作用，指導(dǎo)建筑外遮陽的合理設(shè)計。建筑外遮陽可以分為三類：一是利用綠化的外遮陽；二是結(jié)合建筑構(gòu)件處理的外遮陽；三是專門設(shè)置的外遮陽。針對窗口的遮陽主要是后兩種。結(jié)合建筑構(gòu)件的外遮陽可以分為四類，即水平式遮陽、垂直式遮陽、擋板式遮陽以及綜合式遮陽。專門設(shè)置的遮陽種類繁多，有卷簾遮陽、織物遮陽、百葉簾遮陽、木格柵遮陽、鋁合金格柵遮陽、鋁合金機(jī)翼遮陽、中空百葉玻璃等。上述遮陽技術(shù)亦可劃分為固定外遮陽和活動外遮陽兩大類。各類外遮陽形式具有不同的使用特點(diǎn)和不同的遮陽特性，如織物遮陽裝配便捷、美觀大方，如果設(shè)計合理則節(jié)能性能好，但耐久性受織物自身性能限制；固定水平遮陽造價低廉，夏季可以起到一定的遮陽效果，但冬季遮擋了太陽直射輻射進(jìn)入室內(nèi)，從而增加冬季采暖能耗。在廣西的氣候特性下，外遮陽材質(zhì)的選擇也尤為重要，如廣西的濕度較大，不適合采用易生銹的金屬作為外遮陽材質(zhì)。因此，對不同形式的外遮陽技術(shù)在廣西建筑中的適用性進(jìn)行研究也非常有必要。建筑外遮陽措施的實(shí)施不僅受技術(shù)因素和環(huán)境因素影響，還與經(jīng)濟(jì)因素緊密相關(guān)。節(jié)能建筑的效益主要有經(jīng)濟(jì)和社會兩個方面，經(jīng)濟(jì)方面主要是將節(jié)能投資和節(jié)能收益進(jìn)行對比分析得出節(jié)能建筑建造的投資回收期等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，建筑物生命周期運(yùn)行費(fèi)用大量減少等；社會效益主要包括貫徹國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重大部署，節(jié)約了大量社會能源和社會資金，緩解了當(dāng)前電力緊張的局勢，建筑節(jié)能還可以帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會。對于某一具體建筑物，在進(jìn)行必要的圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計后，通過采用多種外遮陽技術(shù)方案均可以達(dá)到當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求，但在能夠滿足節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，不同的外遮陽技術(shù)方案必然會造成增加成本的差異。僅僅從初投資角度來評價外遮陽方案的優(yōu)劣并不科學(xué)，還應(yīng)充分考慮其維護(hù)成本以及全壽命周期節(jié)約的能源費(fèi)用等，進(jìn)而綜合地進(jìn)行評價。同時，不同的建筑類型，由于其造價、使用功能、方式等的不同，需要考慮的經(jīng)濟(jì)性因素更為復(fù)雜。可見，對適合在廣西采用的外遮陽技術(shù)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析也非常有必要。在明確外遮陽技術(shù)的節(jié)能潛力后，如何推廣使用該項(xiàng)技術(shù)成為一個真正的難題。建筑設(shè)計師是進(jìn)行建筑外遮陽設(shè)計的主體，隨著建筑節(jié)能事業(yè)的發(fā)展，建筑師所具備的建筑節(jié)能相關(guān)知識日益豐富，但外遮陽節(jié)能設(shè)計仍然屬于一個非常專業(yè)的領(lǐng)域，如果沒有一個科學(xué)、易用的設(shè)計流程，建筑師很難掌握外遮陽設(shè)計的精要。早期外遮陽形式單一，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和建筑節(jié)能工作的深入推進(jìn)，多種多樣的外遮陽形式出現(xiàn)，加大了建筑外遮陽設(shè)計的難度。建筑師往往很難在把握外遮陽立面效果的情況下，保證其節(jié)能效果，并與經(jīng)濟(jì)性因素取得平衡。傳統(tǒng)的外遮陽設(shè)計方法僅考慮建筑的外立面效果和估計的遮陽效果，已經(jīng)不能滿足建筑節(jié)能科學(xué)性的要求。因此，有必要對建筑外遮陽的設(shè)計方法進(jìn)行研究，給出科學(xué)、合理的建筑外遮陽設(shè)計流程，指導(dǎo)建筑師進(jìn)行外遮陽設(shè)計。建筑外遮陽的設(shè)計應(yīng)該綜合考慮其節(jié)能效果、外立面效果以及經(jīng)濟(jì)效益，同時對與外遮陽相關(guān)的通風(fēng)、采光問題進(jìn)行分析，進(jìn)而得出科學(xué)、合理的外遮陽技術(shù)方案。綜合以上分析可知，采用合理的建筑外遮陽技術(shù)措施，不但可以降低建筑能耗，還可以改善建筑室內(nèi)的熱環(huán)境。建筑外遮陽是適用于廣西的重要建筑節(jié)能技術(shù)措施，也符合夏熱冬暖地區(qū)綠色建筑與建筑節(jié)能技術(shù)的發(fā)展趨勢要求。附錄B 遮陽板數(shù)據(jù)計算1 確定過熱季節(jié)及判定遮陽時段遮陽措施主要針對過熱季節(jié)，防止過熱季節(jié)陽光直射室內(nèi)。我國一般以室內(nèi)有直射陽光，太陽輻射強(qiáng)度大于240千卡/（米2小時），以及室內(nèi)氣溫達(dá)到29℃以上作為必需設(shè)計遮陽的參考界限。以南寧市為例，根據(jù)清華大學(xué)開發(fā)的DeST能耗計算軟件所提供的南寧市典型氣象年逐時氣象參數(shù)，可知南寧市平均干球溫度25℃以上的月份為5~10月，結(jié)合5~10月逐時氣象參數(shù)中的太陽輻射強(qiáng)度，根據(jù)設(shè)計遮陽參考界限，可得桂南地區(qū)遮陽季節(jié)為5月上旬到10月上旬，遮陽時間為9：00~17:00。圖1 南寧市典型氣象年各天干球溫度統(tǒng)計以南寧市住宅為功能建筑，結(jié)合以上分析，可得不同朝向采光口的遮陽時間，結(jié)果列于表1。表1 南寧市住宅不同朝向采光口的遮陽時間采光口朝向遮陽季節(jié)遮陽時段東向5月中旬~8月下旬9:00~12：00南向6月中旬~10月上旬11:00~15:00西向5月上旬~10月上旬13:00~17:00北向2 確定太陽高度角和方位角sinhs=sinφsinδ + cosφcosδcosτ （1） sinAs=(sinhssinφsinδ)/(coshscosφ) （2）式中：hs—太陽高度角 As—太陽方位角 φ—南寧地理緯度，176。 δ—赤緯角，按δ=(n90)計算,n為自冬至開始計算的天數(shù) —太陽時角，按τ=(n90)計算，n為觀測時間，一天24小時，正午為0，上午為負(fù)值，下午為正值結(jié)合過熱季節(jié)和遮陽時段的判定，可以得到各個時段的太陽高度角和方位角，利用兩者的數(shù)值的變化區(qū)間可以得出遮陽構(gòu)件的尺寸及角度。3 確定遮陽措施的形式和種類遮陽形式的確定直接影響建筑的能耗、采光通風(fēng)、熱舒適度及建筑造價等方面。簡單來說，遮陽形式可以分為固定遮陽和可調(diào)節(jié)活動遮陽。4 固定遮陽遮擋陽光直射是遮陽的主要功能，因而對于廣西地區(qū)大部分建筑而言，遮陽構(gòu)件尺寸的計算一般只需考慮對直射陽光的遮擋，簡單的固定遮陽一定程度可以解決這個矛盾。遮陽設(shè)計應(yīng)綜合考慮太陽高度角、地區(qū)緯度、建筑朝向和遮陽時間，固定遮陽尤其如此。在廣西，夏季時，南向太陽高度角較高，采光口一般使用水平遮陽，垂直遮陽適用于東北、北和西北向采光口,東南和西南向采光口一般采用綜合式遮陽。南向窗口在北京時間正午太陽方位角為0時，建筑朝向與南向夾角為： θ= L0 Lm （3）式中：L0—標(biāo)準(zhǔn)時間子午線的經(jīng)度，deg Lm—當(dāng)?shù)貢r間子午線的經(jīng)度，deg ，計算當(dāng)?shù)仄骄枙r，12h相當(dāng)于北京標(biāo)準(zhǔn)時間12時47分。根據(jù)計算北京標(biāo)準(zhǔn)時間和南寧當(dāng)?shù)仄骄枙r的南向窗口與正南的夾角為θ= L0 Lm =11176。47′。因此θ= L0 Lm =11176。47′，南向以東為負(fù)，因此南向窗口與正南向夾角為：11176。47′。5 遮陽角度和遮陽形式外遮陽基本的形式有四種，分別為水平式、垂直式、綜合式和擋板式。設(shè)置遮陽必須綜合考慮太陽高度角、地區(qū)緯度、建筑物的朝向以及遮陽時間。水平式遮陽適用于南向窗口，垂直式遮陽適用于東北、北和西北向的窗戶，綜合式遮陽適用于東南和西南方向的窗戶，而擋板式遮陽主要適用于東、西向的窗戶。以南寧地區(qū)建筑朝向南偏東11176。47′為準(zhǔn)，結(jié)合遮陽季節(jié)及時間，根據(jù)公式（1）、（2）和（3），計算出太陽高度角和方位角的I臨界值，確定遮陽板的遮陽角度：a）南向窗口：采用水平遮陽，水平板挑出長度按h=176。計算（圖1a）；b）西向窗口：采用擋板遮陽，擋板下沿按h=176。計算，若頂部水平板h=60176。，則擋板左翼r1=176。，右翼r2=176。（圖1b）；c）東向窗口：采用擋板遮陽，擋板下沿按h=176。計算，若頂部水平板h=6176。，則擋板右翼r=176。，左翼不挑出（圖1c）。根據(jù)以上確定的遮陽計算角度和己知的采光口尺寸，可得出南寧地區(qū)各朝向遮陽板的長度和各部位尺寸。a）南向 b)西向 c)東向圖1 各朝向遮陽板角度