遇见绿色暑期社会实践队研究应用报告之建筑工程遮阳与绿色建筑工程

现代建筑是能源消耗关键组成部分，同时也是组成建筑物使用成本关键内容，在目前能源日趋担心形势下，建筑节能已成为社会关注度极高现实问题，为此，国家制订了建筑节能计划，推广应用新节能技术，其中建筑隔热保温是关键内容，也是建筑节能技术关键，代表着建筑节能技术发展方向。

我们平时常常谈到绿色建筑、生态建筑，所谓绿色建筑、生态建筑,指就是为大家提供健康、舒适、安全居住、工作和活动空间，同时实现高效率地利用资源，既节能、节地、节水、节材、最低程度地影响环境建筑。绿色建筑、生态建筑内涵，其实就是“以人为本”、“人-建筑-自然”三者之间友好统一，也

就是“天人合一”。这，既是世界建筑发展趋势，也是中国建筑发展趋势。

那么，什么样建筑适合人类呢？在通常情况下，建筑必需含有对应舒适性，既必需确保一定日照、通风、温度、湿度。现代高科技手段已能轻松地处理这些问题。

然而，这种舒适是有代价，那就是能源耗损。为了维持建筑内部温度，尤其是玻璃幕墙建筑内部温度，空调和锅炉能耗很巨大。

当今世界，能源已成为最关键问题之一。能源是国民经济命脉，对于社会、经济发展，提升人民生活质量和国家未来生存安全全部极为关键。

一个国家总能耗可分为建筑能耗、交通运输能耗和工业能耗三大部分。目前，中国建筑能耗已靠近社会终端总能耗30%，到可能迫近40%。在中国现有和新建建筑中，高能耗建筑分别为99%和95%。中国关键能源紧缺正逐步成为制约中国经济发展“瓶颈”。建筑节能已成为刻不容缓问题。

首先，建筑必需满足大家舒适性要求，而其次，建筑还必需满足节能要求，这似乎是一个矛盾。比如：绿色建筑强调自然采光、通风和加大迎面光方便利用太阳能，不过这么就会增加窗墙比，建筑保温性能降低，只能强化采暖系统和制冷系统来进行填补，运行中花费大量能耗，增加了业主开支。不少建成和建设中居住建筑，采取大面积落地窗，大面宽小进深住宅，在房地产市场中颇受欢迎，但怎样利用建筑节能？怎样实现政府明确要求节能指标？

假如提升维护结构保温性能，这肯定会增加对应造价。所以，我们必需在舒适性和节能之间找到一个平衡点。

建筑节能技术路径有很多，比如：提升空调效率，降低围护结构散热，提升供热系统热效率；采取高效保温材料复合，使用多层门窗，提升建筑物气密性等等。

我们企业经过实践认识到，采取建筑遮阳方法，一样能达成建筑节能目标，而且是一个自然降低能耗、经济实用而又效益不错好方法。

现代建筑因为大量采取了玻璃幕墙结构，致使阳光可直接进入室内，从而使室内温度快速上升，产生温室效应。为达成降温目标，不得不加大空调功率，耗能巨大。

同时，因为紫外线也毫无阻碍进入室内，不仅对人和物品造成伤害，也使人在直接辐射热照射下，感觉空调功率不足。

在这种情况下，建筑遮阳设施作用就突显了出来。建筑遮阳系统能够起到阻隔热量作用。假如设置室外遮阳系统话，那么太阳光线抵达玻璃窗之前就已经被拦截了；假如是室内遮阳，那么它也能将透过玻璃窗太阳光线反射回去。同时，遮阳系统隔断了紫外线，能有效地保护人类免受伤害。其次，遮阳系统还能够调整可见光，预防眩光，这对于现代办公是很必需。另外，遮阳系统还能调整自然气流并达成改善环境作用。而最为关键是，因为遮阳系统阻隔，降低了空调功耗，从而达成了节能目标。

1玻璃幕墙遮阳节能技术

玻璃幕墙是现代高级建筑较多采取外围护结构，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感部位，是传统墙体失热损失5～6倍，幕墙能耗约占整个建筑能耗40%左右，故幕墙节能有极其关键地位。

伴随中国玻璃幕墙热发展，去年全国已经超出150万平方米，

近几年玻璃幕墙总面积超出300万平方米。金属玻璃幕墙含有轻量化、不燃化、耐震、施工快速等优点，在现代城市高楼化，防火、防震、施工安全要求前提下，已成为不可阻挡趋势，以后将成为高楼建筑设计主流。金属玻璃幕墙能够降低传统混凝土外墙大量钢筋、混凝土使用量，对于降低高耗能建材使用所达成节省能源、资源有很大帮助。而且金属玻璃幕墙较易于回收利用，也可达成环境保护目标。

一、玻璃幕墙遮阳必需性

：

建筑外围护结构节能设计，由开窗、方位、遮阳到隔热材料等原因环环相扣，

这些原因左右建筑物耗能量。台湾西拉雅研究室曾对台湾办公建筑外围护结构进行研究，对建筑外围护结构各要素耗能量进行分析，其结果分析以下：

地点

开窗率

建筑方位

外遮阳和玻璃遮蔽原因

玻璃Ui值外墙隔热原因

台北

49.0

13.8

22.3

1.2

1.2

从以上能够得出结论

：

1)

外墙开窗率是外墙节能最关键原因，降低开窗面积率是节能最关键手

段

，不过降低开窗率也必顾及确保合适自然采光，并免去心理封闭感。不过对于追求通透效果玻璃幕墙而言，只能采取降低开启窗面积并加强不透光地方隔热设计来达成节能要求。

2)

外遮阳和玻璃遮蔽是外墙节能第二关键原因，玻璃材质及外遮阳全部影响遮蔽率大小，不过装设遮阳板、遮阳百页等外遮阳远比改变玻璃材质效果大。玻璃材质可选择高反射率反射玻璃和吸热玻璃(唯反射率太大反射玻璃会造成眩光污染公害)。

3)

建筑方位原因是外墙节能设计第三要素(占了12％比重)。大面积玻璃幕墙应避免东照西晒。建筑长向应朝南北向配置。

在中国，伴随市场经济发展，建筑节能是中国经济社会可连续发展迫切需要，建设单位和设计单位节能环境保护意识也不停提升，对玻璃幕墙节能要求也不停提升，现阶段提升玻璃幕墙隔热保温性能关键方法有：

1)采取镀膜玻璃、LOW-E玻璃、热反射玻璃、中空玻璃等玻璃处理技术以降低太阳透过玻璃直接辐射。

2)采取铝塑复合材料、断热桥型材等高热阻材料应用技术。

以上隔热保温方法原理比较简单，使玻璃幕墙结构传热系数大大降低。这些节能方法在建筑现阶段已应用较广。即使玻璃幕墙建筑采取遮阳方法能达成愈加好隔热节能作用，但在中国，现阶段各方对此重视不够。一栋设计不良全为玻璃幕墙建筑整年空调耗电量，可能是通常混凝土外墙大楼四倍。而玻璃幕墙使用寿命达五十年之长，其节能效果当然远胜于短寿命冷气机、冰箱、锅炉等。故玻璃幕墙建筑节能比其它建筑产品节能更为关键。所以发展玻璃幕墙遮阳技术也是建筑物是节省能源最有潜力工具。

另外，在建筑设计中要求，当建筑含有下列条件时（建筑标准较高房间，仅有1～2两项）就要采取遮阳方法：

1)

室内气温大于29℃；

2)

太阳辐射强度大于240千卡/米时

；

3)

阳光照射室内深度大于0.5米

；

4)

阳光照射室内时间超出一小时

；

采取遮阳方法不仅是玻璃幕墙建筑节能设计必需手段，而且是标准较高玻璃幕墙建筑建筑设计必需手段。

二、遮阳作用和效果

因为玻璃幕墙由玻璃和金属结构组成，而玻璃表面换热性强，热透射率高，故对室内热条件有极大影响，在夏季，阳光透过玻璃射入室内，是造成室内过热关键原因。尤其在南方炎热地域，假如人体再受到阳光直接照射，将会感到炎热难受。

在玻璃幕墙上设置遮阳系统，能够最大程度降低阳光直接照射，从而避免室内过热，是炎热地域建筑防热关键方法之一。设置遮阳后，会有以下作用及效果：

1)

遮阳对太阳辐射作用。外围护结构保温隔热性能受很多原因影响，其中影响最大指标就是遮阳系数。通常来说，遮阳系数受到材料本身特征和环境控制。遮阳系数就是透过有遮阳方法围护结构和没有遮阳方法围护结构太阳辐射热量比值。遮阳系数愈小，透过外围护结构太阳辐射热量愈小，防热效果愈好。在广州地域进行实测得到各关键朝向窗口遮阳系数分别为：西向17%，南向45%，北向60%。由此可见，遮阳对遮挡太阳辐射热效果是相当大，玻璃幕墙建筑设置遮阳方法更是效果显著。

2)

遮阳对室内温度作用。遮阳预防室内温度上升有显著作用，在广州某西向房间试验观察表明：在闭窗情况下，有、无遮阳，室温最大差值达2℃,平均差值1.4℃。而且有遮阳时，房间温度波幅值较小，室温出现最大值时间延迟，室内温度场均匀。所以，遮阳对空调房间可降低冷负荷，所以对空调建筑来说，遮阳更是节省电能关键方法之一。

3)

遮阳对采光作用。从天然采光见解来看，遮阳方法会阻挡直射阳光，预防眩光，使室内照度分布比较均匀，有利于视觉正常工作。对周围环境来说，遮阳可分散玻璃幕墙玻璃（尤其是镀膜玻璃）反射光，避免了大面积玻璃反光造成光污染。不过，因为遮阳方法有挡光作用，从而会降低室内照度，在阴雨天更为不利。所以，在遮阳系统设计时要有充足考虑，尽可能满足室内天然采光要求。

4)

遮阳对建筑外观作用。通常人全部认为玻璃幕墙设计只能平板化，无法设计外遮阳等遮阳设施，不过由国外很多案例我们能够发觉金属玻璃幕墙能以轻巧金属板设计成优美遮阳形式并成为建筑造型有趣一部份。遮阳系统在玻璃幕墙外观玻璃墙体上形成光影效果，表现出现代建筑艺术美学效果。所以，在欧洲建筑界，已经把外遮阳系统作为一个活跃立面元素，加以利用，甚至称之为双层立面形式。一层是建筑物本身立面，另一层则是动态遮阳状态立面形式。这种含有

“动感”

建筑物形象不是因为建筑立面时尚需要，而是现代技术处理人类对建筑节能和享受自然需求而产生一个新现代建筑形态。

5)

遮阳对房间通风影响。遮阳设施对房间通风有一定阻挡作用，在开启窗通风情况下，室内风速会减弱22-47%，具体视遮阳设施结构情况而定。而对玻璃表面上升热空气有阻挡作用，不利散热，所以在遮阳结构设计时应加以注意。三、遮阳形式及结构设计遮阳含有预防太阳辐射、避免产生眩光、改善室内环境气候、及建筑外观上光影美学效果之功效，但也对室内采光、通风带来不一样层次影响。遮阳系统本身而言，以位置上来分有“外部遮阳”和“内部遮阳”之区分，其中又可分为“活动式遮阳”及“固定式遮阳”。就遮阳形式来分，通常分为四种

：水平遮阳、垂直遮阳、综合式遮阳和挡板式。依据地域气候特点和房间使用要求，能够把遮阳作为或临时性。永久性就是在玻璃幕墙内外设置多种形式遮阳板和遮阳帘，临时性就是在玻璃内外设置轻便布帘，竹帘，软百页，帆布蓬等。在永久性遮阳设施中，按其构件能否活动，有可分为固定式或活动式两种。活动式遮阳可视十二个月中季节变换，一天时间改变和天空阴晴情况，任意调整遮阳板角度；在严寒季节，能够避免遮挡阳光，争取日照。（见图5）这种遮阳设施灵活性大，使用合理，所以多年在国外建筑中应用较广。就中国所处地理纬度来说，多种遮阳板基础形式适应是朝向范围以下1．水平式遮阳（见图1）

在玻璃前采取伸出重合平板这种形式遮阳，能有效地遮挡太阳高度角较大，从玻璃幕墙上方投射下来阳光。故它适适用于南向玻璃幕墙建筑物。2．垂直式遮阳（见图2）

设于玻璃前之凸出板垂直式遮阳，能有效地遮挡角度较小，从玻璃窗侧斜射进来阳光。但对于角度较大，从玻璃窗上面射下来阳光，或靠近日出、日没时平射阳光，它不起遮挡作用。故垂直式遮阳关键适适用于东北，北和西北向周围玻璃幕墙建筑。3．综合式遮阳（见图3）

综合式遮阳能有效地遮挡高角度中等，从玻璃窗前射下来阳光。遮阳效果比较均匀，故它适适用于东南或西南向玻璃幕墙建筑。4.挡板式遮阳（见图4）

这种式遮阳，能有效地遮挡高度角较小，正射窗口阳光。故它关键用于东西向玻璃幕墙建筑。

因为遮阳系统对室内采光，通风及冬季日照等亦带来不一样层次影响。现在出现一个遮阳采光系统。其采取遮阳板和导光板组合遮采光系统，形式通常为在建筑玻璃幕墙或窗上部装设一水平遮阳设施，其功用除了可直接阻碍太阳直射光热外，更可间接利用遮阳板设计将太阳光反射至天花板，再经天花板将自然光导入室内较深处（见图6）。遮阳效果除和遮阳形式相关外，还和结构设计有很大关系，设计时要尤其注意以下几点：1．遮阳板面组合和结构

在满足阻挡直线阳光前提下，能够有不一样板面组合形式，应该选择对通风，采光，视野，结构和立面处理等要求更为有利形式。为了使于热空气散逸，并降低对通风，采光影响，常将板面做成百页或部分做成百页，或中间层做成百页。遮阳板可用铝板，轻金属或混泥土制做。2．遮阳板安装位置

遮阳板安装位置对防热和通风影响很大。比如将板面紧靠墙面部署时，受热表面加热而上升热空气将受室外风压作用导入室内。这种情况对综合式遮阳更为严重，为了克服着个缺点，板面应该离开玻璃墙面一定距离安装，以使大部分热空气沿着墙面排走，且应使遮阳板尽可能降低挡风，最好还能兼起导风入室作用。3．材料和颜色

为了减轻自重，遮阳构件以采取轻质量为宜。遮阳构件常常暴露在室外，受日晒雨淋，轻易损坏，所以要材料坚固耐久。假如遮阳室活动式，又要求轻便灵活，方便调整或拆除。材料外表面对太阳辐射热吸收系数要小，设计时可依据上述要求并结合实际情况来选择适宜遮阳材料。遮阳构件颜色对隔热效果也有影响。以安装在玻璃幕墙内侧百叶帘为例，暗色、中间色和白色遮阳系数分别为：86％、74％和62％.白色比暗色要降低24％.为了加强表面反射,降低吸收,遮阳帘朝向阳光一面,应为浅色发亮颜色,而在背阳光一面,应为较暗无光泽颜色,以免引发眩光。4．外遮阳和内遮阳

通常来讲，明色室内百叶只可挡去17％太阳辐射热，而室外南向仰角45度水平遮阳板，可轻易遮去68％太阳辐射热，二者间遮阳效果相差甚大。装在窗口内侧布帘，软百页等遮阳设施，其所吸收太阳辐射热，大部分将散发给室内空气。假如装在外侧遮阳板，则吸收辐射热，大部分将散发给室外空气，从而减轻了室内温度影响。所以采取外遮阳（遮阳板）是最好建筑节能之道。四、外遮阳构件尺寸计算(一)水平式遮阳任意朝向建筑玻璃幕墙外水平遮阳板挑出长度，按下式计算L-=H*coths*cosγs，ω式中L----水平板挑出长度，m;H---水平板下沿至下一水平板高度，m;hs---太阳高度角，deg;γs，ω----太阳方位角和墙方位角之差，deg;γs，ω=As-AωAs---太阳方位角，deg;Aω---墙方位角,Deg.(二)垂直式遮阳任意朝向建筑玻璃幕墙外垂直遮阳板挑出长度，按下式计算：L⊥=B·cotγs，ω式中L⊥---垂直板挑出长度，m；B---板面间净距，m；γs，ω---太阳方位角和墙方位角之差，deg(三)综合式遮阳任意朝向建筑玻璃幕墙综合式遮阳挑出长度，可先计算出垂直板和水平板二者挑出长度，然后依据二者计算数值按组成要求确定综合式遮阳挑出长度。附：太阳高度角和方位角计算公式：1.求太阳高度角hs：sin

hs

=sinφ·sinδ+cosψ·cosδ·cosΩ式中hs-太阳高度角，deg;φ-地理纬度，deg;δ-赤纬，deg;Ω-时角，deg。2，求太阳方位角As：COSAs=

sinhs·sinψ-sinδ/(coshs·cosψ)As-太阳方位角，deg.五、遮阳系统智能化设计现今高资讯科技化社会，大家是生活形态已逐步改变，发明高资讯科技化和人性化生活空间和环境,已成为现在建筑物生产力和经济效益外另一项关键计划设计课题。智能化建筑室内环境控制是以智能化方法控制物理或以自动化方法，以达成建筑物安全，健康，节能，舒适和高效率工作环境，智能化建筑不仅需要令多种设备系统效能均处和最适化运转下，更需要使设备系统和空间使用及结构材料，施工方法系统整体结合，充足考虑视觉，听觉及触觉和感觉感受，以满足高性能及高感性人性化设计。当暖通和综合照明系统智能化正被大家接收并广泛成为大型楼字和现代家