遮阳装置在幕墙工程中的设计与应用

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　　摘要：在节能降耗为当今国际上建筑发展的总趋势的环境下，建筑节能的一个重要措施就是对幕墙进行遮阳设计。指出玻璃幕墙遮阳设计的重要性，对遮阳系统的构造和方式进行探讨，并简析遮阳设计的计算理论。
　　关键字：建筑节能降耗 幕墙遮阳 遮阳系数
　　 由于建筑幕墙形式多样，造型美观，可以塑造不同的建筑效果，已被大量应用于现代建筑之中。但同时，受幕墙所使用材料（如金属、玻璃等）的物理特性所限，幕墙整体的传热系数较高，热工性能较差，是建筑物节能降耗的薄弱部位，幕墙的能耗约占整个建筑能耗的50%左右，故幕墙的节能有极其重要的地位。幕墙的遮阳装置对夏季建筑物节能降耗有着巨大的意义，能直接阻挡太阳光直接照射进室内所产生的辐射热，明显的降低室内温度，降低空调制冷能耗。国家相关主管部门也非常重视遮阳在建筑物中的应用，《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)、《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》（JGJ134-2010）、《民用建筑热工设计规范》(GB50176-93)等规范中都提倡建筑物采用遮阳措施。下面就简单介绍一下遮阳装置在幕墙工程中的设计与应用。
　　 幕墙上的遮阳装置按照安装位置的不同，可以分为内遮阳系统和外遮阳系统。内遮阳系统一般比较简单，在室内侧采用遮阳帘或遮阳百叶。其特点是造价低廉，可以灵活控制是否遮阳及遮阳面积，但太阳辐射已穿过玻璃，使内遮阳帘自身温度升高。这部分热量实际已经进入室内，有很大一部分将通过对流和辐射的方式，使室内温度升高。因而，内遮阳系统的节能效果大打折扣。图1为常见的室内遮阳帘，可以手动或者电动控制遮阳帘的遮阳面积。外遮阳系统一般安装幕墙室外侧，分为固定式和活动式两种。外遮阳能直接阻挡部分太阳光进入室内，大大减少室内的阳光辐射热，节能降耗的效果明显。图2是固定式遮阳铝百叶，其除了遮阳作用外，还丰富了立面效果，使整个建筑更有立体感。其叶片倾角及外挑长度根据遮阳系数，由太阳高度角、方位角及墙面方位角计算确定。
　　
　　
　　
　　图1 室内遮阳帘
　　
　　
　　
　　图2 固定式遮阳铝百叶
　　而更高级一些的外遮阳系统加入了控制系统，可由手动或者电动智能控制遮阳叶片的倾角，可随着阳光照射的情况自由调整。图3图4为电控遮阳百叶。运行方式采用推杆牵引升降，整套系统由牵引电机、传动轴及铰接连接件组成。连接件安装在遮阳板的后侧，当牵引马达带动铰接件上下移动时，推动传动轴带动叶片同步旋转，从而实现工作行程。
　　
　　
　　
　　图3 电控遮阳百叶
　　
　　
　　
　　图4 电控遮阳百叶节点图
　　还有一种竖向遮阳装置，一般采用金属或者彩釉玻璃作为遮阳叶片。由于竖向遮阳一般应用于每层层高，在不同的人视位置，使建筑物出现不同的立面效果。应用也较广泛。见图5、图6。
　　
　　
　　
　　 图5 竖向遮阳百叶
　　
　　
　　图6 竖向遮阳百叶节点图
　　 遮阳系数是遮阳装置的一个重要指标。一般来说，遮阳系数受到材料本身特性和环境的控制。 遮阳系数就是透过有遮阳措施的围护结构和没有遮阳措施的围护结构的太阳辐射热量的比值。遮阳系数愈小，透过外围护结构的太阳辐射热量愈小，防热效果愈好。水平遮阳板和垂直遮阳板的外遮阳系数应按照下列公式计算确定：
　　水平遮阳板：SDH＝ahPF2+bhPF+1
　　垂直遮阳板：SDV＝avPF2+bvPF+1
　　遮阳板外挑系数：PF＝A/B
　　式中SDH―水平遮阳板夏季外遮阳系数；
　　 SDV―垂直遮阳板夏季外遮阳系数；
　　 ah、bh、av、bv―计算系数，按表1取定；
　　 PF―遮阳板外挑系数，当计算出的PF＞1时，取PF＝1；
　　遮阳板外挑长度（图7）
　　遮阳板根部到窗对边距离（图7）
　　
　　
　　
　　图7 遮阳外挑系数（PF）计算示意
　　 水平遮阳板和垂直遮阳板组合成的综合遮阳，其外遮阳系数值应取水平遮阳板和垂直遮阳板的外遮阳系数的乘积。
　　 表1水平和垂直外遮阳计算系数
　　
　　
　　
　　注：其他朝向的计算系数按上表中最接近的朝向选取。
　　 经过精心设计的遮阳不仅节能降耗效果显著，而且丰富了建筑立面效果。其应用与形式也越来越多样化，只要从其基本理论入手，兼顾遮阳效果和建筑美学，遮阳装置也可成为建筑物重要的组成部分。
　　
　　参考文献：1.《建筑幕墙及采光顶设计与应用》.张芹.杨仕超.龙文志等编著
　　
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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