2014一級建筑師《建筑物理與設備》建筑熱工學12

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　　窗口遮陽設計

　　(一)遮陽的作用與效果

　　窗口遮陽的目的是為了遮擋直射陽光，減少進入室內(nèi)的太陽輻射，防止室內(nèi)氣溫上升，避免眩光和防止物品受到陽光照射產(chǎn)生變質(zhì)、褪色和損壞。但遮陽也會對室內(nèi)采光和自然通風造成一定的影響。遮陽對室內(nèi)自然通風的影響是對進入室內(nèi)的風流起導向作用，設置得當會改善室內(nèi)的流場。一般情況下，遮陽板的設置會使進入室內(nèi)的風流受到阻擋，降低室內(nèi)風速。

　　遮陽設計應滿足：

　　(1)防止直射陽光，并盡量減少散射陽光;

　　(2)要有利于采光、通風和防雨;不阻擋視線;

　　(3)與建筑協(xié)調(diào);

　　(4)構造簡單且經(jīng)濟耐久。

　　(二)遮陽的形式

　　遮陽設施可分為永久性和臨時性兩類。臨時性設施是指在窗口設置的布簾、竹簾、軟百葉、帆布篷等。永久性的遮陽設施又分為固定式和活動式的。在夏熱冬冷地區(qū)，外窗宜設置活動外遮陽。在夏熱冬暖地區(qū)，則以安裝固定式遮陽為宜。固定式遮陽形式一般有水平式、垂直式、綜合式與擋板式四種。

　　1.水平式遮陽

　　水平式遮陽能夠有效地遮擋高度角較大、從窗戶上方入射的陽光，適用于接近南向的窗口及北回歸線以南地區(qū)的北向附近的窗口。

　　2.垂直式遮陽

　　垂直式遮陽能有效地擋住高度角較小，從窗戶側面入射的陽光，主要適用于東北、西北及北向附近的窗戶。

　　3.綜合式遮陽

　　綜合式遮陽對遮擋高度角中等、從窗前斜入射下來的陽光比較有效，遮陽效果比較均勻，主要用于東南或西南附近的窗口。

　　4.擋板式遮陽

　　擋板式遮陽(包括花格等)是窗口前方設置的與窗面平行的擋板(或花格等)。擋板式遮陽能夠有效地遮擋高度角比較低、正射窗口的陽光，主要適用于東、西向附近的窗戶。

　　(三)遮陽構造設計

　　遮陽措施有如下幾種：綠化遮陽、結合構件的處理實現(xiàn)遮陽以及專門設置的遮陽。結合建筑構件處理的手法有：加寬挑檐、設置百葉挑檐、外廊、凹廊、陽臺與旋窗等。一般應充分考慮利用綠化和構件實現(xiàn)遮陽，這些辦法都不能滿足遮陽要求時，才設置專門的遮陽措施。

　　1.遮陽板面組合與構造

　　為了有利于視野、采光、通風、立面處理等因素，在滿足遮擋直射陽光的前提下，可以考慮采用不同的遮陽板面組合。

　　為便于熱空氣逸散，減少對通風、采光的影響，通常將板面做成百葉形或蜂窩形，或者部分做成百葉形，或者部分做成百葉并在前面加上吸熱玻璃擋板。后一種做法對隔熱、通風、采光、防雨都比較有利。

　　2.遮陽板的安裝位置

　　遮陽板的安裝位置對房間的通風及熱環(huán)境影響較大。水平遮陽板應離開墻面一定距離安裝，使大部分熱空氣能夠沿墻面排走。遮陽板的安裝還應盡量減少對風的阻擋，最好還能夠兼起導風板的作用。設置窗簾、軟百葉等臨時遮陽措施時，宜安裝在室外，以減少對室內(nèi)氣溫的影響。

　　3.材料與顏色

　　遮陽構件的材料應當堅固耐用，同時為減輕自重，宜采用輕質(zhì)材料。材料外表面對太陽輻射熱的吸收系數(shù)要小，而內(nèi)表面的輻射系數(shù)要小。

　　遮陽板朝向陽光的表面應采用淺色、亮色，以減少對太陽輻射的吸收和增強對陽光的反射，而背對陽光的一面，則應采用無光澤的暗色，以免產(chǎn)生眩光。

　　4.活動遮陽

　　活動遮陽，過去多采用木百葉轉動窗，現(xiàn)在多用鋁合金、塑料制品、吸熱玻璃等材料?；顒诱陉柊宓恼{(diào)節(jié)方式可為手動或電動，還可通過電子儀器實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。

　　5.綠化遮陽

　　綠化遮陽特別適合低層建筑，可以根據(jù)窗戶的朝向及太陽高度角、方位角并充分考慮通風、采光、觀景等需要，安排適當?shù)奈恢门c樹種植樹，也可在窗外種植蔓藤植物。綠化不但能遮陽，還能改善室外的微氣候，美化室外環(huán)境。

　　(四)遮陽構件計算

　　1.水平式遮陽

　　水平遮陽板挑出長度按下式計算：L―=H?ctghs?cosγs，w

　　水平板兩翼挑出長度D按下式計算：D=H?ctghs?sinγs，wγs，w=As一Aw

　　式中H――窗臺至水平板下沿高度，m;

　　hs――太陽高度角，度;

　　γs，w――太陽方位角與墻面外法線方位角之差，度;

　　As――太陽方位角;

　　Aw――墻面外法線方位角，正南方向Aw=0;由正南向西Aw >0;由正南向東Aw<0.

　　2.垂直式遮陽

　　任意朝向窗口垂直遮陽板挑出長度按下式計算：L┴=B?ctgγs，w(1―46)

　　式中L┴――垂直板挑出長度，m;

　　B――板面間凈距(或板面至窗口另一邊的距離)，m.

　　3.綜合式遮陽

　　計算任意朝向窗口綜合遮陽板挑出長度時，需先計算水平板和垂直板的挑出長度，再根據(jù)兩者的計算數(shù)值按構造的要求確定綜合式遮陽板的挑出長度。

　　4.擋板式遮陽

　　任意朝向窗口的擋板式遮陽尺寸，可分步計算確定。首先，按構造需要確定板面到墻外表面的距離L_;再按式(1―47)確定擋板下端到窗臺的高度Ho：

　　接著，以Ho代替H，根據(jù)式(1―45)算出擋板兩翼至窗口邊線的距離D;最后，用水平板的下緣到窗臺的高度H減去H0即為擋板的高度。

　　(五)遮陽系數(shù)計算

　　遮陽系數(shù)是指在直射陽光照射的時間內(nèi)，透進有遮陽窗口的太陽輻射量與透進沒有遮陽窗口的太陽輻射量的比值。遮陽系數(shù)愈小，通過窗戶進入室內(nèi)的太陽輻射量就愈小，防熱效果愈好。遮陽系數(shù)的大小主要取決于遮陽形式、構造處理、安裝位置、材料與顏色等因素。綜合遮陽系數(shù)Sw為外窗遮陽系數(shù)SC與窗口的建筑外遮陽系數(shù)SD的乘積。

　　1.水平遮陽板的外遮陽系數(shù)和垂直遮陽板的外遮陽系數(shù)

　　水平遮陽板：

　　夏季：SDC，H=aCPF2+bCPF+1(1―48)

　　冬季：SDH，H=aHPF2+bHPF+l

　　垂直遮陽板：

　　夏季：SDC.V=aCPF2十bCPF+l(1―49)

　　冬季：SDH.V=aHPF季外遮陽系數(shù);SD2+bHPF+1

　　式中SDC，H――水平遮陽板夏H，H――水平遮陽板冬季外遮陽系數(shù);

　　SDC.V――垂直遮陽板夏季外遮陽系數(shù);

　　SDH.V――垂直遮陽板冬季外遮陽系數(shù);

　　aC、bC、aH、bH――系數(shù)，見《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》;

　　PF――遮陽板外挑系數(shù)(圖1―12)，為遮陽板外挑長度A與遮陽板根部到窗對邊距離B之比。

　　2.綜合遮陽

　　綜合遮陽為水平遮陽板和垂直遮陽板組合而成的遮陽形式，其外遮陽系數(shù)值應取水平遮陽板和垂直遮陽板的外遮陽系數(shù)的乘積。

　　3.擋板遮陽

　　在典型太陽光線入射角下?lián)醢宓耐庹陉栂禂?shù)應按下式計算：

　　式中η――冬季或夏季的擋板輪廓透光比，為窗洞口面積扣除擋板輪廓在窗洞口上形成的陰影面積后的剩余面積與窗洞口面積的比值;

　　η*――擋板構造透射比，為擋板在給定的典型太陽入射角下的太陽輻射透射比。

　　幾種典型遮陽材料和構造的太陽輻射透射比，η*可按如下規(guī)定取值：

　　(1)混凝土、金屬類擋板，η*=0.1;

　　(2)厚帆布、玻璃鋼類擋板，η*=0.4;

　　(3)深色玻璃、卡布隆、有機玻璃類擋板，η*=0.6;

　　(4)淺色玻璃、卡布隆、有機玻璃類擋板，η*=0.8;

　　(5)金屬或其他非透明材料制作的花格、百葉類構造，η*=0.15.

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