建筑外遮阳技术

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建筑外遮阳技术

摘要：随着幕墙技术的飞速发展，节能幕墙的运用越来越多。本文结合京商商贸城18栋高层公寓，探讨研究建筑外遮阳技术的发展应用前景和外遮阳系统的设计计算。

关键词：遮阳技术 高层建筑 遮阳系数

一、遮阳的意义

能源与节能已经成为当今世界探讨的一个热题。遮阳并不是把阳光全部屏蔽，而是为了更好地利用阳光。我国北方地处典型的大陆性气候带，冬季采暖和夏季制冷的高能耗以及相应的建筑及设备的高成本，要求建筑本身应该对气候的变化做出适应，通过建筑外界面实现建筑的应变能力。现代的建筑物，尤其是大型办公建筑，为了最大限度的利用太阳光来改善室内环境，往往会使用大面积的窗户甚至是玻璃幕墙。美国研究人员分别对通过墙体与玻璃进入室内的太阳辐射量进行对比，结果显示，通过玻璃进入室内的太阳辐射量是墙体的 30 倍以上，而如果采取一定的遮阳措施，通过的热量将明显减少，大约占原通过量的1/3，可见适当的遮阳设计对减少太阳辐射是十分有效的。同时遮阳板可以避免阳光直射产生眩光和房间局部过热，改善室内光环境质量。遮阳系统在现代节能建筑中的最大作用是通过调节光线来控制室内温度，降低空调使用率，抵挡紫外线，在内外视线隔开的情况下，透光透气。

遮阳措施对防止室内温度上升有明显作用。据国内有关人员试验，在闭窗的情况下，有无遮阳，室温最大差值在 2℃，平均差值在 1.4℃。同时有遮阳时，房间温度波幅值较小，室温出现最大值的时间延迟，室内温度场均匀。另有一项法国研究报告显示，在闷热的夏季使用室外遮阳帘（高效遮阳织物），降低温度可达 5℃～15℃，从而减少空调的使用率。在寒冷的冬季，室内热量经玻璃窗将损失 13%，遮阳帘的使用能有效地减少室内热量通过玻璃窗流失，有助于保持室内的温度。

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遮阳按遮阳帘的位置分建筑内遮阳和建筑外遮阳。建筑内遮阳就是把遮阳布帘（纤维质、席帘、布帘）放在窗户的里面，在窗帘的视觉上有一个假象，实际上热量已经是进入了房间。建筑外遮阳，就是把遮阳的面料和遮阳的铝合金的产品放在玻璃的外面，挡住了光线的同时，又反射和吸收了热量，达到良好的节能效果。专家研究发现,建筑内遮阳 80％的热量进入到了房间，而建筑外遮阳仅有 40％的热量进入室内。从节能效果上讲，建筑外遮阳是性能最突出的遮阳方法，与建筑内遮阳相比，制冷能耗可降低 83%～88%，最大制冷功率可降17%。

二、建筑外建筑遮阳构造与分类

建筑外建筑遮阳系统主要包括面料、金属连杆和控制系统。面料可为铝合金百叶窗、卷帘遮阳板、天棚帘。外遮阳板是一种新兴的户外遮阳产品，具有遮阳、调光、节能、隔音、保护玻璃幕墙等作用。根据太阳的照射角度来调节叶片的角度，从而达到遮阳调光的最佳效果。开启时能清晰地显露百叶后面的玻璃幕墙；关闭后百叶能在建筑外立面形成一个整体。户外遮阳板遮阳节能效果极佳，主要用于大型场馆，能使建筑物外观更加宏伟壮观。现代遮阳板是一种新兴的集遮阳与建筑装饰于一体的室内外遮阳产品，是更符合现代化建筑节能环保模式及装饰美学的遮阳产品。

建筑外遮阳按遮阳板的形式分：水平遮阳、垂直遮阳、综合式遮阳、挡板式遮阳。

建筑外遮阳按控制系统分：手动控制、无线电遥控和智能控制，手动和自动同时控制。智能控制系统采用电机连杆驱动方式，高精准同步驱动叶片调整角度，从而实现自动调节光线，根据每天不同时刻太阳光角度的不同，自动控制叶片角度，从而控制热量从室外通向室内，夏天可调节叶片角度减少通光量，减少空调负荷。冬天可增加通光量，减少采暖时间，从而实现节能目的。

建筑外遮阳按高效智能遮阳分：建筑外可调铝合金百叶帘、可伸缩外遮阳蓬、户外卷闸百叶帘、室外透景遮阳织物、太阳能驱动风光感应帘、户外 24V安全性遮阳帘等。

三、建筑外遮阳设计

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1建筑外遮阳的构造与选型

选择何种形式的遮阳设计，需根据建筑物性质、设计风格和日照规律等进行科学的选择，需根据地区气候特点、太阳高度角、纬度、遮阳日期、遮阳时间以及不同朝向来综合考虑。可调式遮阳板是最适用、最有效的遮阳设施。智能控制使系统更方便、智能和安全。

2.建筑外遮阳系统结构设计

建筑外遮阳系统遮阳架外挑距离，遮阳百叶倾斜角度，间距均需根据工程所在地的具体气候环境（太阳高度角），业主对外遮阳具体时间要求以及所在地区国家《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005 规定的遮阳系数要求确定。遮阳系统材料使用钢材应符合国家现行标准规范《碳素结构钢》GB/T700 规定，材料多采用 Q235，Q345，表面处理多采用热镀锌或喷涂氟碳漆处理。铝型材材料多采用 6063-T5，6063-T6，6061-T6，材料及其表面处理应符合 GB5237-2008规定要求，普通受力构件用铝合金装饰百叶多用 6063-T5，受力较大，悬挑距离大的多采用 6061-T6。外挑遮阳架按悬背梁设计，其风荷载应符合《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006 年局部修订）要求，除地震荷载外，必要时还需考虑施工设备荷载和检修上人时（多数外遮阳系统上同时设置有外墙灯光系统）的活荷载。外悬挑遮阳架多采用变截面铝板和不锈钢板，以及变截面 T 型钢作为主受力构件，其强度和变形应符合《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102 -2003。

3遮阳系数计算

（1）幕墙遮阳系数表征幕墙对太阳辐射照度得热能力，系指幕墙系统整体的太阳能总透射比和 3mm 厚普通透明平板玻璃的太阳能总透射比的比值。玻璃幕墙遮阳系数=幕墙玻璃遮阳系数 X 外遮阳系数 X（1-非透光部分面积/玻璃幕总面积）。

（2）.建筑幕墙的遮阳系数分级

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（3） 幕墙玻璃遮阳系数, 系指幕墙玻璃的太阳能总透射比和 3mm 厚普通透明平板玻璃的太阳能总透射比的比值。

太阳能总透射比 gt ，通过门窗或幕墙构件成为室内得热量的太阳辐射与投射到门窗或幕墙构件上的太阳辐射的比值。成为室内得热量的太阳辐射部分包括直接的太阳能透射得热和被构件吸收的太阳辐射再经传热进入室内的得热。

其中，框的太阳能总透射比ｇf ｇf=ａf*Ｕf/(Asurf/Af*ｈout) 式中：

ｈout —外表面换热系数 W/m2.K；

ａf

—框表面太阳辐射吸收系数；

Ｕf —框的传热系数 W/m2.K； Asurf —框的外表面面积 m2； Af — 框面积 m2；

Gf=α f·Ｕf/(Asurf/Af·ｈout) v — 幕墙玻璃的可见光透射比；

幕墙玻璃(或者其它镶嵌板)区域太阳总透射比 ｇg — 玻璃区域太阳能总透射比；

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ｇg =0.8

ｇp —其它镶嵌板区域太阳能总透射比； 幕墙玻璃计算单元太阳能总透射比 gt： ｇt=(∑Ａg*ｇg+∑Ａf*ｇf)/Ａt D 幕墙玻璃计算单元的遮阳系数：

幕墙计算单元的遮阳系数应为幕墙计算单元的太阳能总透射比的比值： SC=Gt/0.87 式中：

SC —幕墙计算单元的遮阳系数； Gt —幕墙计算单元太阳能总透射比

标准 3mm 厚透明玻璃的太阳能总透射比为 0.87

建筑外遮阳系数计算

水平遮阳板的外遮阳系数和垂直遮阳板的外遮阳系数应按下列公式计算确定：

水平遮阳板：SDH ＝ａｈPF2 ＋ｂhPF＋1（A.0.1-1） 垂直遮阳板：SDV ＝ａv PF2＋ ｂvPF＋1（A.0.1-2 ） 遮阳板外挑系数：PrA/B(A.0.13) 式中 ： SDH SDV

水平遮阳板夏季外遮阳系数； 垂直遮阳板夏季外遮阳系数；

Aｈ、ｂｈ、ａｖ、ｂｖ计算系数，按下表 取定；

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PF 遮阳板外挑系数，当计算出的 PF＞1 时，取 PF=1 A—遮阳板外挑长度

B—遮 阳板根部到对窗对边距离

工程实例

该工法自2014年年底开始在京商商贸城J地块项目上全面采用，施工效果很好。京商商贸城J地块项目中18栋高层公寓楼均推广建筑外遮阳技术，目前实施效果良好，优势明显。此项技术在实际应用中获得了建设单位，监理单位的一致好评，为工程的创优打下了良好的基础。