各种室内遮阳形式及其在不同朝向的选择应用

1摘要：随着人们经济条件的改善，人们对窗面积的要求日益增加，而随之而来的节能问题也迎来了挑战，而室内遮阳是最经济便捷的遮阳方法，尤其在室外遮阳不能完全满足要求的情况下，就显得更加重要；本文主要针对室内遮阳的形式及其在不同朝向的选择应用上做出一定的分析。关键词：室内遮阳形式室内遮阳应用室内遮阳意义遮阳效果比较引言：从人们知道需要遮风避雨开始，我们就不断对宜居有着更高的追求。窗户是通风透光的有效途径，而玻璃是做窗户的主要材料且人们一直在使用着，近年来，随着新技术新材料的产生，窗户做的更是越来越大，甚至直接变成了玻璃幕墙。但是玻璃这种材质就其隔热性、保温性等都不如普通的如空心砖等材质，而且过多的玻璃应用会产生眩光，使室内温度过高等不利影响。所以遮阳措施的存在就显得很重要。本文主要就室内遮阳这一部分作出介绍。正文：一、遮阳的作用和要求1、遮阳的作用：在夏季，阳光透过窗口照射房间，是造成室内过热的重要原因，在教室、实验室、阅览室、车间等房间中直射阳光照射到工作面上，会造成较高的亮度而产生眩光，这种眩光会强烈的刺激眼睛，妨碍正常工作，在陈列室、商店橱窗、书库等房间中，直射阳光中的紫外线照射会使物品、书刊等退色、变质以致损坏。窗口遮阳的目的是为了遮挡直射阳光，减少进入室内的太阳辐射，防止室内气温上升，避免眩光和防止物品受到阳光照射产生变质、褪色和损坏。但遮阳也会对室内采光和自然通风造成一定的影响。遮阳对室内自然通风的影响是对进入室内的风流起导向作用，设置得当会改善室内的流场。一般情况下，遮阳板的设置会使进入室内的风流受到阻挡，降低室内风速。2、遮阳的要求：（1）夏季遮挡日照，冬季应不影响必要的房间日照；（2）晴天遮挡直射阳光，阴天则应保证房间有足够的照度；（3）减少遮阳构件的挡风作用，最好还能起到导风入室的作用；（4）能兼做挡雨构件并避免雨天影响通风；（5）不阻挡从窗口各种室内遮阳形式及其在不同朝向的选择应用2向外眺望的视野；（6）构造简单、经济耐久；（7）注意与建筑立面和造型处理的统一。二、遮阳形式的分类及效果1、遮阳的形式：遮阳的形式可分为水平式、垂直式、综合式、挡板式。就其使用时间来说分为临时类和永久类。水平式：有效地遮挡高度角较大的。从窗口上方投射下来的阳光，适用于接近南向的窗口或北回归线以南低纬度地区的北向附近的窗口。垂直式：有效地遮挡高度角较大的，从窗侧斜射过来的阳光，但对于高度角较大的，从窗口上方投射下来的阳光或接近日出、日没时平射窗口的阳光，它不起遮挡作用，适用于东北、北和西北向附近的窗口。综合式：综合是这样能够有效地遮挡高度角中等的，从窗前斜射下来的阳光，遮阳效果比较均匀，适用于东南或西南向附近的窗口。挡板式：有效地遮挡高度角较小的，正射窗口的阳光，适用于东西向附近的窗口。2、遮阳效果：遮阳对太阳辐射热量的阻挡效果明显——与形式、构造、安装位置、材料、颜色有关；遮阳对室内气温影响较明显；遮阳对房间采光有利有弊，从天然采光的观点来看，遮阳设施会阻挡直射阳光，防止眩光，有助于视觉的正常工作，但会降低室内照度，在阴天更为不利；遮阳对房间通风的影响，使室内风速有所降低。3、形式选择与构造设计：形式选择：从地区气候特点和朝向考虑，冬冷夏热和冬季较长地区，宜采用竹帘，软百叶，布蓬等临时性轻便遮阳，冬冷夏热和冬夏时间长短相近的地区，一般以采用固定的遮阳设施为宜，尤以活动式优越。构造设计：应减轻自重，以安装在窗口内侧的百叶为例，暗色、中间色和白色的对太阳辐射热透的百分比分别为86%74%62%，白色的比暗色减少24%，应在朝光一面涂以浅色发亮油漆，在背光一面涂较暗的无光泽油漆，避免产生眩光。各种室内遮阳形式及其在不同朝向的选择应用3三、室内遮阳的形式室内遮阳可采用悬挂窗帘、设置卷帘、百叶帘或百叶窗等形式。常见的内遮阳有内窗帘、百叶窗、内贴膜，各种特种纤维防晒卷帘等，不考虑其设计上和功能上需求，内遮阳的节能效果总体上不如室外遮阳方法。通常作为一种节能的补救措施。四、室内遮阳的散热问题室内遮阳是对通过玻璃系统进入室内的辐射进行遮挡，遮阳设施的反射性能对其遮阳效果起决定作用。1、内遮阳系统的散热问题：内遮阳窗帘的布置可以有多种形式，其与窗户所形成空间的密封性也因之大有不同，由此会影响到窗玻璃或窗帘于室内空气之间的对流换热。在此，我们选完全开敞与完全封闭两种状态进行讨论。现实中窗帘的设置总是介于这两种状况之间。在完全开敞的情况下，窗帘内侧外侧空气流动自由。此时可以把玻璃系统的内侧面作为室内的界面，而认为窗帘完全处于室内。在这种情况下，窗帘的的设置并不改变玻璃系统的内放热比。窗帘的两个表面直接与室内空气发生对流换热，可以认为其与玻璃之间不再有直接的对流换热关系，但是窗帘的外侧表面与玻璃的内表面之间总是存在着长波辐射换热。即窗帘所吸收能量中会有一部分以热辐射的形式通过玻璃系统传向室外。在完全封闭的情况下，可以认为窗帘与玻璃系统的内表面形成一个封闭的空气间层，把窗帘的内侧面作为室内界面来考虑进入室内的能量。2、内遮阳体系的效果：对于3mm普通单波，如果假定内旋窗帘为厚重不透光织物，当其反射率分别为0.1，0.5，0.75可以算得体系对太阳辐射的得热率，如表，对于普通双波系统（6+12+6）可以得到窗帘表面反射率取不同数值时窗户体系的太阳辐射得热系数，同样，对于吸热双层玻璃（外层）与窗帘相配合的情形。窗帘情况3mm普通白玻普通双玻（6+12+6）吸热双层玻璃开放封闭开放封闭开放封闭无0.870.6950.48Ρc=0.10.6420.4950.590.4780.4140.330Ρc=0.50.3780.2870.4230.3330.3030.235Ρc=0.750.2150.1580.310.2350.230.173以上计算结果均假定窗帘对辐射的透过率为零，但现实中窗帘总具有一定的透光性，所以实际的辐射的热系数要比计算结果略大一些。窗帘的表面反射率对窗户的遮阳效果有重要影响。如果要以室内窗帘作为遮阳措施，其反射率应高于各种室内遮阳形式及其在不同朝向的选择应用40.75，一般室内窗帘可起到装饰居室的作用，虽也可遮挡阳光避免太阳直接照射室内物体，但并不能大幅减少进入室内辐射得热，不能作为有效遮阳手段。如一般的窗帘、弹簧卷帘、活动遮阳百页板、保温盖板(近年来发展起来的可同时用于门宙的隔热和保温的覆盖物)(图12—9)等。这类设施一般都是较普遍的，它们都可在不同程度上起到遮阳的效果。但这些设于房间内的设施，其主要缺点是遮阳与自然通风会产生一定的矛盾。另外，阳光的辐射热量虽在一定程度上得到了遮挡，但其相当一部分的热量还会滞留在室内，使房间的温度最终可能升高(图12—10)。五、室内遮阳的效果冬季用来采暖的玻璃窗，在夏季会成为造成室内过热的热源，因此必须进行遮阳。在窗户内外可以设置各种遮阳设施(如图45所示)。室内的遮阳设施包括窗帘、弹簧卷帘、活动遮阳百叶板、保温盖板等：其主要缺点是遮阳会阻挡视线。与自然通风产生一定的矛盾，并且热量已经进入了室内，只不过被隔在了窗户与遮阳设施之间罢了。窗内遮阳最方便。室外的活动式遮阳设施由于易受风雨损坏、以及有安装和维修较困难等缺点，所以，一般情况下，最方便和最经济有效的方法，是采用在室内悬挂浅色窗帘。这种方法，可隔离40％左右的太阳辐射热。表36给出了几种隔热窗帘的“遮阳系数”。六、室内遮阳与室外遮阳的比较最简单易行的遮阳手段是室内遮阳。从拒收能量的观点看，外部遮阳装置是迄今为止最为有效的途径。但对于许多实际情况而言，室内遮阳装置，如窗帘、卷帘式遮阳、活动百叶帘和百叶窗等也是非常重要的。因为不具有结构问题，室内遮阳装置常常比室外遮阳装置更经济。同时，它们也很方便进行调节和移动，易于满足频繁变各种室内遮阳形式及其在不同朝向的选择应用5动的需要。除了遮阳以外，这些装置还提供了很多其他优点，例如私密性、控制烛光、辐热以及室内的美观。夜晚，这些装置还能够防止因暴露的窗户带来的“黑洞”现象。通常，不论是否有室外遮阳装置，都安装有室内遮阳装置，我们应该利用它的优点。当室外遮阳装置被太阳包围时，应当用室内遮阳遮挡阳光。在每年的过渡期或低温期中那些意外的炎热天里，当室外遮阳不起作用时，它们也是极有用的。运用活动百叶帘或光板的形式，也带来良好的昼光。七、室内遮阳的优缺点：室内遮阳装置的一个主要缺点是他们不能总是让人可以看清楚外面。他们不能在遮阳的同时又取得畅通的视线，而室外挑檐却能够有效地克服这一缺点。由于他们在玻璃窗内遮挡太阳辐射，因此许多热量被留在室内。所以遮阳装置面对玻璃那一面的色泽应该尽可能的浅，以便使太阳辐射在转换成热量之前就从玻璃反射出去。当室内遮阳与挑檐结合使用时，室内的遮阳应当从窗台向上移动而不是从窗顶向下移动。窗户的下部总要比其上部需要更多的遮阳。因此，部分视线、私密性和昼光可以在遮挡阳光时仍被保留下来。当然，还有一些更复杂的室内遮阳系统。纽约州尼亚加拉瀑布区的霍克化学联合办公大楼就是一个很好的范例。其玻璃幕墙由间距约4英尺的两层玻璃之间设置水平百叶板组成。夏季，在两层玻璃之间这个空间内产生的热量可以从屋顶通风孔散发出去。遮阳只是百叶板的功能之一。这些百叶板又可以关闭，从而使建筑隔热。活动百叶帘是历史上最好的室内遮阳发明。他特别灵活并且能够用于任何有特别需求的地方（也就是说，它可以遮挡阳光，但不影响视线，或者可以将光线传射到顶棚上，形成良好的自然采光）。近年来活动百叶帘变得更为完善。有一种新型的，带有微小空隙，甚至在完全关闭时仍然可以透入一定光线和保持实现的活动百叶帘。尽管活动百叶帘的颜色很多，但白色的或是镜面加工的对采暖、制冷和采光最为有利。八、室内遮阳在不同朝向上的应用：各种室内遮阳形式及其在不同朝向的选择应用6从遮阳的角度看，理想的建筑将仅在南、北立面设窗户，一些类型的水平挑檐可以遮挡南向窗户。水平挑檐的尺寸和类型将依据建筑的类型、气候条件和建筑场地的纬度确定。即使如经常见到的，建筑的各墙面均设有窗户，但从各个方向来看该建筑不应看成是相同的。每一个朝向都有非常不同的环境。詹姆斯·M·菲奇在其《美国建筑：2—环境对形势的压力》一书中指出：从一座建筑的南面转到建筑的北面就如同从佛罗里达州旅行到缅因州。一座各个里面完全不同的建筑仍然可以成为一个整体。即使从太阳的角度看来相对称的东立面和西立面，也很少是一样的。它们的区别是因为下午的温度比早上的温度要高得多，同时因为场地条件很少是相同的。一座在戴维斯的加利福尼亚大学的建筑是统一中求变化的最佳实例。假若勒·柯布西耶以它的方法设计了纽约是联合国大厦，那么我们今天的城市也许会有完全不同的面貌。勒·柯布西耶想用遮阳板来保护外露的玻璃。使建筑不仅没有遮阳装置，而且产生更多的东向和西向玻璃立面，而实体的石墙面则面向了北方和南方。如若转动平面机会在很大程度上改善建筑的性能。这也依靠机械设备大量消耗能量才适于使用的玻璃板办公塔楼原形取代了具有能源意识的设计的建筑理念。赖特也有对高层建筑的不同理解。他设计的巴特尔斯维尔王子塔楼充分应用了遮阳装置。他像许多其他大建筑师一样，认为遮阳装置是建筑设计考虑的核心，因为这些装置不仅解决了重要的功能问题，同时也营造出强烈的美学意味。近些年，这种构成内在美形象的手法已被人们忽视。1973年的能源危机重新唤起了人们对这种极其重要且有可以构成美感的设计理念的兴趣。另外，室内遮阳还有以下事项应该注意：1、遮阳是建筑的必要组成部分，历史上它给美学的表达提供了巨大的机会（例如希腊的柱廊）。2、每一朝向都应当有不同的遮阳方法。3、南面玻璃窗尽量大，因为只有南面才能在夏季最有效地进行遮阳的同时又保持了良好视线。也只有这个方向才能在冬季获得最多的太阳辐射。4、东面和西面玻璃窗尽量小，因为在这两个方面不可能有效的遮阳又同时保持了视线。5、东立面和西立面的玻璃窗应当面向北方或南方。活动遮阳装置比固定装置好得多，因为年温度各种室内遮阳形式及其在不同朝向的选择应用7与年日照是不同步的，还因为天气是变化多端的。7、植物可以是极佳的遮阳装置。落叶植物可以起活动遮阳装置的作用。