我國(guó)有關(guān)規(guī)范對(duì)建筑防熱設(shè)計(jì)有如下要求:
。1)夏熱冬暖地區(qū),必須充分滿足夏季防熱要求;
。2)夏熱冬冷地區(qū),必須滿足夏季防熱要求;
(3)寒冷地區(qū)的部分地區(qū),要兼顧夏季防熱。
一、建筑防熱設(shè)計(jì)基本原則
(一)室內(nèi)過(guò)熱的原因
在南方炎熱地區(qū)的夏天,建筑物在強(qiáng)烈的太陽(yáng)輻射和氣溫的共同作用下,通過(guò)房子的屋面、外墻,把大量的熱量傳進(jìn)室內(nèi),通過(guò)開(kāi)著的窗戶和門透進(jìn)太陽(yáng)輻射熱和熱空氣,周圍地面和房屋將太陽(yáng)輻射反射到建筑的墻面和窗口;此外,室內(nèi)產(chǎn)生的生活的余熱,如電器、照明和人體散發(fā)的熱量和外面?zhèn)鬟M(jìn)來(lái)的熱量共同引起室內(nèi)過(guò)熱。
。ǘ┙ㄖ罒嵬緩
建筑防熱應(yīng)采取自然通風(fēng)、窗戶遮陽(yáng)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱、環(huán)境綠化等綜合性措施,盡量減少傳人室內(nèi)的熱量并使室內(nèi)的熱量盡快散發(fā)出去,改善室內(nèi)的熱環(huán)境。
1.減弱室外的熱作用
合理地選擇建筑的朝向和進(jìn)行建筑群布局,防止過(guò)度日曬。居住建筑物的朝向宜采用南北向或接近南北向。盡量避免主要房間受到東、西向日曬。同時(shí)要綠化周圍環(huán)境,以降低環(huán)境輻射和空氣溫度。對(duì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外表面,應(yīng)采用淺顏色以減少對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收,降低綜合溫度,從而減少進(jìn)入圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱量。
2.外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱和散熱
對(duì)屋頂及東、西外墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)要進(jìn)行隔熱處理,達(dá)到節(jié)能所要求的熱工指標(biāo),使內(nèi)表面溫度滿足隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。白天隔熱好而夜間散熱又快的隔熱形式是最理想的,尤其適合在自然通風(fēng)情況下采用。通風(fēng)屋面和通風(fēng)墻是應(yīng)用廣泛而又有效的隔熱方式。
3.良好的自然通風(fēng)
自然通風(fēng)是排除室內(nèi)余熱,改善室內(nèi)熱濕環(huán)境的主要途徑之一。組織自然通風(fēng)的措施包括:使房間的進(jìn)風(fēng)口盡量接近夏季主導(dǎo)風(fēng)向;居住區(qū)的總體規(guī)劃和居住建筑的平面、立面設(shè)計(jì)及門窗的設(shè)置,應(yīng)有利于自然通風(fēng),利于室內(nèi)的風(fēng)場(chǎng)分布;設(shè)置通風(fēng)構(gòu)造;利用綠化、地理環(huán)境組織通風(fēng)等。
4.遮陽(yáng)
建筑物的向陽(yáng)面,尤其是東、西向窗戶,宜優(yōu)先采用活動(dòng)或固定的建筑外遮陽(yáng)設(shè)施。在屋頂和西墻的外側(cè)設(shè)置遮陽(yáng)設(shè)施,可以降低它們的室外綜合溫度。在建筑設(shè)計(jì)中,宜結(jié)合外廊、陽(yáng)臺(tái)、衫k檐等構(gòu)件達(dá)到遮陽(yáng)的目的。利用綠化、設(shè)置其他活動(dòng)的或固定的遮陽(yáng)設(shè)施也可實(shí)現(xiàn)有效的遮陽(yáng)。
5.利用自然能
利用自然能主要包括建筑外表面的長(zhǎng)波輻射、夜間對(duì)流、被動(dòng)蒸發(fā)冷卻、地冷空調(diào)、太陽(yáng)能降溫等防用結(jié)合的措施。
以上建筑防熱的各種措施,應(yīng)在建筑防熱設(shè)計(jì)中綜合使用。最主要的防熱措施是隔熱和自然通風(fēng),同時(shí)輔以窗口遮陽(yáng)、環(huán)境綠化等手段。 二、圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)
對(duì)于空調(diào)建筑而言,圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱設(shè)計(jì)的目的是減少室內(nèi)的冷量傳到室外,降低空調(diào)的能耗和設(shè)備的投資。對(duì)于自然通風(fēng)的建筑而言,因?yàn)榇昂烷T開(kāi)敞,室外的氣候直接影響室內(nèi)的熱狀況,更由于沒(méi)有機(jī)械制冷設(shè)備,只有通過(guò)建筑的隔熱設(shè)計(jì)才能改善室內(nèi)熱狀態(tài)。
(一)室外綜合溫度
夏季圍護(hù)結(jié)構(gòu)外部主要受兩個(gè)因素的影響——太陽(yáng)輻射照度和室外氣溫。引入室外綜合溫度的概念考慮這兩個(gè)方面的共同影響。室外綜合溫度是將室外氣溫和太陽(yáng)輻射對(duì)外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的作用綜合而成的一個(gè)假想的室外氣象參數(shù),定義為:
式中tsα——室外綜合溫度,℃;
te——室外氣溫,℃;
ρs——圍護(hù)結(jié)構(gòu)外表面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收率;
I——外圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面的太陽(yáng)輻射照度,W/㎡;
αe——外表面換熱系數(shù),W/(㎡.K);
tlr——外表面有效長(zhǎng)波輻射溫度,℃,對(duì)于屋面,tlr=3.50oC;對(duì)于外墻,tlr=1.8℃。
室外綜合溫度也是周期性變化的。它不僅和氣象參數(shù)(室外氣溫、太陽(yáng)輻射)有關(guān),還與外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的朝向和外表面材料的性質(zhì)有關(guān)。
式中的ρsI/αe值叫作太陽(yáng)輻射的當(dāng)量溫度或等效溫度。氣溫對(duì)任何朝向的外墻和屋頂?shù)挠绊懯窍嗤摹5?yáng)輻射熱的影響就不同了,各朝向的室外綜合溫度大小不同。平屋頂?shù)氖彝饩C合溫度值最大,其次是西墻、東墻。因此,在炎熱的南方,隔熱的重點(diǎn)依次是屋頂、西墻、東墻。
(二)隔熱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
1.圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度
在自然通風(fēng)情況下,建筑物的屋頂和東、西向外墻的內(nèi)表面溫度應(yīng)滿足式(1—43)
要求:式中θi,max——圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)表面最高溫度,℃;
te,max——夏季室外計(jì)算溫度最高值,℃。
用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)隔熱計(jì)算的夏季室外計(jì)算溫度,是以25年每年最熱一天的平均溫度的累年平均值作為夏季室外計(jì)算溫度的平均溫度,以25年相應(yīng)的每年最熱一天的最高溫度的累年平均值作為夏季室外計(jì)算溫度的最高溫度,并取二者之差作為夏季室外計(jì)算溫度的振幅。
2.圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)
合理選擇外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱能力,就是選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、蓄熱系數(shù)及熱惰性等指標(biāo)的大小。對(duì)于空調(diào)房屋,因?yàn)橐髧o(hù)結(jié)構(gòu)的熱阻大和室內(nèi)溫度波幅小,一般可以采用隔熱材料。而采用自然通風(fēng)的建筑,則應(yīng)根據(jù)建筑功能的不同,合理選擇圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工指標(biāo),如延遲時(shí)間和衰減倍數(shù)等。
。1)夏熱冬冷地區(qū)居住建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)各部分的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)應(yīng)符合表1—9的規(guī)定。其中外墻的傳熱系數(shù)應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)性冷橋的影響,取平均傳熱系數(shù)。
*當(dāng)屋頂和外墻的K值滿足要求,但D值不滿足要求時(shí),應(yīng)按照《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.1.1條來(lái)驗(yàn)算隔熱設(shè)計(jì)要求。
(2)夏熱冬暖地區(qū)居住建筑屋頂和外墻的傳熱系數(shù)和熱惰性指標(biāo)應(yīng)符合表1—10的規(guī)定。
*D<2.5的輕質(zhì)屋頂,還應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的隔熱要求。
**D<2.5的輕質(zhì)外墻,還應(yīng)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》所規(guī)定的隔熱要求。
。ㄈ﹪o(hù)結(jié)構(gòu)隔熱措施與效果
1.屋頂隔熱措施
南方炎熱地區(qū)屋頂?shù)臉?gòu)造可分為實(shí)體材料隔熱層屋頂和帶有空氣間層的隔熱屋頂、通風(fēng)間層隔熱屋頂、吊頂屋頂、閣樓屋頂、蓄水屋頂和植被屋頂?shù)榷囝。主要隔熱措施為?br />
。1)淺色飾面(如淺色粉刷、涂層和面磚等)。
。2)增加屋頂?shù)臒嶙枧c熱惰性,用實(shí)體材料層或封閉空氣間層(貼鋁箔)進(jìn)行屋頂隔熱,減少屋頂傳熱和溫度波動(dòng)的振幅。
。3)使用通風(fēng)屋面
利用屋頂內(nèi)部通風(fēng),可及時(shí)帶走白天上面?zhèn)魅说臒崃浚归g也可對(duì)屋頂起散熱降溫作用。閣樓屋頂也屬于通風(fēng)屋頂。
通風(fēng)屋頂?shù)脑O(shè)計(jì)要注意利用朝向形成空氣流動(dòng)的動(dòng)力,間層高度以20~24cm左右為宜,間層內(nèi)表面不宜過(guò)分粗糙,以降低空氣流動(dòng)阻力,并組織好氣流的進(jìn)、出路線。
。4)使用蓄水屋頂
水的熱容量大,且水在蒸發(fā)時(shí)需要吸收大量的汽化熱,從而大量減少傳人室內(nèi)的熱量,降低屋頂表面溫度,達(dá)到隔熱的目的。
。5)屋頂遮陽(yáng)
屋頂遮陽(yáng)是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中利用屋面作為活動(dòng)空間所采取的一項(xiàng)有效防熱措施,可采用百葉板遮陽(yáng)棚屋面和爬藤植物遮陽(yáng)棚屋面。
。6)屋頂有土或無(wú)土種植
植物可遮陽(yáng),減少屋頂對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收;植物的光合作用將熱能轉(zhuǎn)化為生物能;植物葉面的蒸騰作用可增加蒸發(fā)散熱量;種植植物的基質(zhì)材料(如土壤)還可增加屋頂?shù)臒嶙枧c熱惰性。
2.外墻隔熱措施
。1)外墻外表面采用淺色飾面。
。2)增加墻體隔熱性能:
在墻體的內(nèi)側(cè)或外側(cè)加隔熱層;
采用雙排或三排孔混凝土或輕骨料混凝土空心砌塊墻體;
復(fù)合墻體內(nèi)側(cè)宜采用厚度為10cm的混凝土或磚等重質(zhì)材料;
使用帶鋁箔的空氣間層。使用單面鋁箔空氣間層時(shí),鋁箔應(yīng)該設(shè)在高溫一側(cè)。
。3)墻體可做垂直綠化來(lái)遮擋陽(yáng)光。特別是東、西外墻可采用花格構(gòu)件或爬藤植物遮陽(yáng)。
。4)通風(fēng)墻與通風(fēng)遮陽(yáng)墻。
3.屋頂外墻隔熱措施的效果
4.外窗隔熱
。1)夏熱冬冷地區(qū)
多層住宅外窗宜采用平開(kāi)窗。建筑物1—6層的外窗及陽(yáng)臺(tái)門的氣密性等級(jí),不應(yīng)低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑外窗空氣滲透性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》(GB7107)規(guī)定的3級(jí);7層及7層以上的外窗及陽(yáng)臺(tái)門的氣密性等級(jí),不應(yīng)低于該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4級(jí)。
外窗(包括陽(yáng)臺(tái)門的透明部分)的面積不應(yīng)過(guò)大。
。2)夏熱冬暖地區(qū)
居住建筑外窗的面積不應(yīng)過(guò)大,各朝向窗墻面積比應(yīng)符合下列規(guī)定:北向不大于0.45;東、西向不大于0.30;南向不大于0.50.采用不同平均窗墻面積比時(shí),其外窗的傳熱系數(shù)K和綜合遮陽(yáng)系數(shù)S.應(yīng)符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
天窗面積不應(yīng)大于屋頂總面積的4%,其傳熱系數(shù)K不應(yīng)大于4.0W/(㎡.K),天窗本身的遮陽(yáng)系數(shù)SC不應(yīng)大于0.5.
居住建筑1~9層的外窗的氣密性應(yīng)滿足如下規(guī)定:在10Pa壓差下,每小時(shí)每米縫隙的空氣滲透量不大于2.5m3,每小時(shí)每平方米面積的空氣滲透量不大于7.5m3;10層及10層以上的外窗的氣密性應(yīng)滿足如下規(guī)定:在10Pa壓差下,每小時(shí)每米縫隙的空氣滲透量不大于1.5m3,每小時(shí)每平方米面積的空氣滲透量不大于4.5m3。 三、自然通風(fēng)降溫設(shè)計(jì)
。ㄒ唬┬纬勺匀煌L(fēng)的動(dòng)力因素
熱壓和風(fēng)壓綜合作用形成建筑物的自然通風(fēng)。從自然通風(fēng)降溫的角度來(lái)看,風(fēng)壓通風(fēng)對(duì)改善室內(nèi)氣候條件的效果比較顯著,應(yīng)首先考慮如何組織風(fēng)壓通風(fēng)來(lái)改善室內(nèi)熱環(huán)境。
1.熱壓通風(fēng)
熱壓通風(fēng)需要進(jìn)風(fēng)口低于出風(fēng)口才能形成。熱壓的大小取決于室內(nèi)外空氣溫差所形成的空氣密度差,以及進(jìn)出風(fēng)口的高差。
2.風(fēng)壓通風(fēng)
當(dāng)風(fēng)吹向建筑物時(shí),在迎風(fēng)面上形成正壓區(qū),而在建筑物屋頂、兩側(cè)及背風(fēng)面形成負(fù)壓區(qū),負(fù)壓區(qū)內(nèi)的空氣一般處于渦流狀態(tài),又稱為渦流區(qū)。如果建筑物上設(shè)有開(kāi)口,氣流就會(huì)從正壓區(qū)流人室內(nèi),再?gòu)氖覂?nèi)流向負(fù)壓區(qū),這就形成了風(fēng)壓通風(fēng)。風(fēng)壓的大小由風(fēng)速以及空氣動(dòng)力系數(shù)(由建筑物外表面尺寸及與風(fēng)向形成的夾角所決定,并隨位置而異)決定。
。ǘ┙ㄖ蚝徒ㄖ翰季峙c自然通風(fēng)的關(guān)系
1.建筑朝向
選擇建筑朝向時(shí),首先要爭(zhēng)取房間的自然通風(fēng),同時(shí)綜合考慮防止太陽(yáng)輻射及防止暴風(fēng)雨吹襲。
為爭(zhēng)取房間的自然通風(fēng),房間的縱軸宜盡量垂直于夏季主導(dǎo)風(fēng)向,主要房間應(yīng)布置在夏季的迎風(fēng)面。
2.建筑群布局
建筑群的布局對(duì)組織好室內(nèi)通風(fēng)具有重要作用,要避免某一建筑處于渦流區(qū)內(nèi)。影響渦流區(qū)長(zhǎng)度的主要因素是房屋的大小以及風(fēng)向投射角。渦流區(qū)的長(zhǎng)度隨房屋的高度及寬度的增大而增大,隨房屋的深度增大而減少。風(fēng)向投射角是風(fēng)向與房屋外墻面法線的交角。
隨著風(fēng)向投射角的增大,房屋背風(fēng)面渦流區(qū)的長(zhǎng)度在不斷縮小,但也影響到室內(nèi)風(fēng)速的降低。渦流區(qū)長(zhǎng)度縮小,能夠使后面的建筑避開(kāi)渦流區(qū),有利于組織風(fēng)壓通風(fēng),有利于縮短建筑間距。但風(fēng)向投射角太大,又會(huì)降低室內(nèi)風(fēng)速。所以,在建筑設(shè)計(jì)中要綜合考慮這兩方面的利弊,來(lái)決定合理的建筑間距,同時(shí)也可通過(guò)建筑群體布局方式的改變以達(dá)到縮小間距的目的。
注:H為房屋高度。本表的建筑模型為平屋頂,其高度:寬度:深度=1:8:2.
一般建筑群的平面布局有行列式、周邊式及自由式三種。行列式又可分為并列式、錯(cuò)列式和斜列式,從通風(fēng)效果來(lái)看,錯(cuò)列式和斜列式較并列式和周邊式為好。
建筑高度對(duì)自然通風(fēng)也有很大的影響,高層建筑對(duì)室內(nèi)通風(fēng)有利。但是高層建筑也存在把城市上空的風(fēng)引向地下,產(chǎn)生“樓房風(fēng)”的危害。在高層建筑的兩側(cè)及頂部繞流過(guò)去的風(fēng)速比較大,如果高層建筑的底層為開(kāi)敞式,通風(fēng)效果會(huì)加強(qiáng),但是在設(shè)計(jì)時(shí)如考慮不周也會(huì)使其變成高速風(fēng)道。
。ㄈ┓块g的開(kāi)口及通風(fēng)構(gòu)造的設(shè)置
1.房間開(kāi)口的位置及面積
必須為房間設(shè)置進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口才能組織起房間的穿堂風(fēng)。開(kāi)口位置和面積設(shè)置恰當(dāng),可保證室內(nèi)的氣流達(dá)到一定速度和流場(chǎng)的均勻。一般來(lái)說(shuō),進(jìn)、出風(fēng)口位置設(shè)在中央,氣流直通,對(duì)室內(nèi)氣流分布較為有利。當(dāng)開(kāi)口偏在一側(cè)時(shí),容易使氣流偏移,導(dǎo)致部分區(qū)域有渦流現(xiàn)象,甚至無(wú)風(fēng)。房間的開(kāi)口位置一定要使氣流能夠經(jīng)過(guò)人在室內(nèi)經(jīng);顒(dòng)的區(qū)域。
進(jìn)風(fēng)口直對(duì)著出風(fēng)口,會(huì)使氣流直通,房間內(nèi)其他地方很難受到氣流影響,除非進(jìn)風(fēng)口開(kāi)得很大。如果進(jìn)、出風(fēng)口錯(cuò)開(kāi)互為對(duì)角,氣流在室內(nèi)經(jīng)過(guò)的路線會(huì)長(zhǎng)一些,影響的區(qū)域會(huì)大一些。若進(jìn)、出風(fēng)口相距太近會(huì)使氣流偏向一側(cè),導(dǎo)致室內(nèi)通風(fēng)效果不佳。如果進(jìn)、出風(fēng)口都開(kāi)在負(fù)壓區(qū)墻面一側(cè)或者整個(gè)房間只有一個(gè)開(kāi)口,則室內(nèi)通風(fēng)狀態(tài)較差。
開(kāi)口的高度也直接影響到室內(nèi)的通風(fēng)效果。當(dāng)進(jìn)風(fēng)口設(shè)在高處時(shí),氣流就貼著頂棚流動(dòng),吹不到人的身上。只有把進(jìn)風(fēng)口設(shè)在較低處,氣流才能作用到人的身上。而出風(fēng)口的位置會(huì)對(duì)風(fēng)速產(chǎn)生一些影響,出風(fēng)口低一些,室內(nèi)的氣流速度會(huì)大一些。
房間開(kāi)口面積影響室內(nèi)空氣流場(chǎng)。室內(nèi)的平均氣流速度只取決于較小的開(kāi)口尺寸。當(dāng)進(jìn)風(fēng)口面積比出風(fēng)口小時(shí),進(jìn)風(fēng)口處的風(fēng)速較大,但流場(chǎng)的分布不夠均勻;而進(jìn)風(fēng)口比出風(fēng)口大時(shí),室內(nèi)流場(chǎng)分布比較均勻。如果進(jìn)、出風(fēng)口面積相等,開(kāi)口越大,流場(chǎng)分布的范圍就較大、較均勻,通風(fēng)狀況也較好;開(kāi)口小,雖然風(fēng)速相對(duì)加大了,但流場(chǎng)分布的范圍卻縮小了。
2.與通風(fēng)有關(guān)的構(gòu)造措施
門窗及有關(guān)構(gòu)造的設(shè)置要有利于導(dǎo)風(fēng)、排風(fēng)和調(diào)節(jié)風(fēng)向、風(fēng)速等。由于窗扇的開(kāi)啟有擋風(fēng)和導(dǎo)風(fēng)的作用,所以門窗如果裝置得宜,能增加通風(fēng)效果。當(dāng)風(fēng)向入射角較大時(shí),如果窗扇向外開(kāi)啟成90o,會(huì)阻擋風(fēng)吹人室內(nèi)。此時(shí),應(yīng)增大開(kāi)啟角度,將風(fēng)引入室內(nèi)。中軸旋轉(zhuǎn)窗扇可以任意調(diào)節(jié)開(kāi)啟角度,必要時(shí)還可以拿掉,導(dǎo)風(fēng)效果好。居住建筑外窗(包括陽(yáng)臺(tái)門)的可開(kāi)啟面積不應(yīng)小于所在房間地面面積的8%;或者外窗的可開(kāi)啟面積不應(yīng)小于外窗面積的45%。
落地窗、鏤空窗、折門等,用在內(nèi)隔斷或外廊等處都是有利于通風(fēng)的構(gòu)造措施。
應(yīng)盡量利用樓梯間、天井等增加建筑物內(nèi)部的開(kāi)口面積,并充分利用這些開(kāi)口組織自然通風(fēng)。
。ㄋ模├铆h(huán)境組織通風(fēng)
1.利用綠化
綠化安排得當(dāng),可以對(duì)房屋周圍的風(fēng)流起到導(dǎo)流或阻擋的作用。由于綠化環(huán)境的降溫作用,被導(dǎo)人室內(nèi)的空氣溫度已經(jīng)略有下降,因而更有利于防熱降溫。
2.利用地理環(huán)境
在山谷、海濱、湖濱地區(qū)修建房子時(shí),應(yīng)充分利用地形風(fēng)(山谷風(fēng)、水陸風(fēng))進(jìn)行室內(nèi)自然通風(fēng)。 四、窗口遮陽(yáng)設(shè)計(jì)
。ㄒ唬┱陉(yáng)的作用與效果
窗口遮陽(yáng)的目的是為了遮擋直射陽(yáng)光,減少進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射,防止室內(nèi)氣溫上升,避免眩光和防止物品受到陽(yáng)光照射產(chǎn)生變質(zhì)、褪色和損壞。但遮陽(yáng)也會(huì)對(duì)室內(nèi)采光和自然通風(fēng)造成一定的影響。遮陽(yáng)對(duì)室內(nèi)自然通風(fēng)的影響是對(duì)進(jìn)入室內(nèi)的風(fēng)流起導(dǎo)向作用,設(shè)置得當(dāng)會(huì)改善室內(nèi)的流場(chǎng)。一般情況下,遮陽(yáng)板的設(shè)置會(huì)使進(jìn)入室內(nèi)的風(fēng)流受到阻擋,降低室內(nèi)風(fēng)速。
遮陽(yáng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足:
。1)防止直射陽(yáng)光,并盡量減少散射陽(yáng)光;
(2)要有利于采光、通風(fēng)和防雨;不阻擋視線;
。3)與建筑協(xié)調(diào);
。4)構(gòu)造簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)耐久。
。ǘ┱陉(yáng)的形式
遮陽(yáng)設(shè)施可分為永久性和臨時(shí)性兩類。臨時(shí)性設(shè)施是指在窗口設(shè)置的布簾、竹簾、軟百葉、帆布篷等。永久性的遮陽(yáng)設(shè)施又分為固定式和活動(dòng)式的。在夏熱冬冷地區(qū),外窗宜設(shè)置活動(dòng)外遮陽(yáng)。在夏熱冬暖地區(qū),則以安裝固定式遮陽(yáng)為宜。固定式遮陽(yáng)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(yáng)
水平式遮陽(yáng)能夠有效地遮擋高度角較大、從窗戶上方入射的陽(yáng)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(yáng)
垂直式遮陽(yáng)能有效地?fù)踝「叨冉禽^小,從窗戶側(cè)面入射的陽(yáng)光,主要適用于東北、西北及北向附近的窗戶。
3.綜合式遮陽(yáng)
綜合式遮陽(yáng)對(duì)遮擋高度角中等、從窗前斜入射下來(lái)的陽(yáng)光比較有效,遮陽(yáng)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(yáng)
擋板式遮陽(yáng)(包括花格等)是窗口前方設(shè)置的與窗面平行的擋板(或花格等)。擋板式遮陽(yáng)能夠有效地遮擋高度角比較低、正射窗口的陽(yáng)光,主要適用于東、西向附近的窗戶。
。ㄈ┱陉(yáng)構(gòu)造設(shè)計(jì)
遮陽(yáng)措施有如下幾種:綠化遮陽(yáng)、結(jié)合構(gòu)件的處理實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)以及專門設(shè)置的遮陽(yáng)。結(jié)合建筑構(gòu)件處理的手法有:加寬挑檐、設(shè)置百葉挑檐、外廊、凹廊、陽(yáng)臺(tái)與旋窗等。一般應(yīng)充分考慮利用綠化和構(gòu)件實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng),這些辦法都不能滿足遮陽(yáng)要求時(shí),才設(shè)置專門的遮陽(yáng)措施。
1.遮陽(yáng)板面組合與構(gòu)造
為了有利于視野、采光、通風(fēng)、立面處理等因素,在滿足遮擋直射陽(yáng)光的前提下,可以考慮采用不同的遮陽(yáng)板面組合。
為便于熱空氣逸散,減少對(duì)通風(fēng)、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(duì)隔熱、通風(fēng)、采光、防雨都比較有利。
2.遮陽(yáng)板的安裝位置
遮陽(yáng)板的安裝位置對(duì)房間的通風(fēng)及熱環(huán)境影響較大。水平遮陽(yáng)板應(yīng)離開(kāi)墻面一定距離安裝,使大部分熱空氣能夠沿墻面排走。遮陽(yáng)板的安裝還應(yīng)盡量減少對(duì)風(fēng)的阻擋,最好還能夠兼起導(dǎo)風(fēng)板的作用。設(shè)置窗簾、軟百葉等臨時(shí)遮陽(yáng)措施時(shí),宜安裝在室外,以減少對(duì)室內(nèi)氣溫的影響。
3.材料與顏色
遮陽(yáng)構(gòu)件的材料應(yīng)當(dāng)堅(jiān)固耐用,同時(shí)為減輕自重,宜采用輕質(zhì)材料。材料外表面對(duì)太陽(yáng)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(yáng)板朝向陽(yáng)光的表面應(yīng)采用淺色、亮色,以減少對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和增強(qiáng)對(duì)陽(yáng)光的反射,而背對(duì)陽(yáng)光的一面,則應(yīng)采用無(wú)光澤的暗色,以免產(chǎn)生眩光。
4.活動(dòng)遮陽(yáng)
活動(dòng)遮陽(yáng),過(guò)去多采用木百葉轉(zhuǎn)動(dòng)窗,現(xiàn)在多用鋁合金、塑料制品、吸熱玻璃等材料;顒(dòng)遮陽(yáng)板的調(diào)節(jié)方式可為手動(dòng)或電動(dòng),還可通過(guò)電子儀器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。
5.綠化遮陽(yáng)
綠化遮陽(yáng)特別適合低層建筑,可以根據(jù)窗戶的朝向及太陽(yáng)高度角、方位角并充分考慮通風(fēng)、采光、觀景等需要,安排適當(dāng)?shù)奈恢门c樹(shù)種植樹(shù),也可在窗外種植蔓藤植物。綠化不但能遮陽(yáng),還能改善室外的微氣候,美化室外環(huán)境。
。ㄋ模┱陉(yáng)構(gòu)件計(jì)算
1.水平式遮陽(yáng)
水平遮陽(yáng)板挑出長(zhǎng)度按下式計(jì)算:L—=H·ctghs·cosγs,w(1—44)
水平板兩翼挑出長(zhǎng)度D按下式計(jì)算:D=H·ctghs·sinγs,w(1—45)γs,w=As一Aw
式中H——窗臺(tái)至水平板下沿高度,m;
hs——太陽(yáng)高度角,度;
γs,w——太陽(yáng)方位角與墻面外法線方位角之差,度;
As——太陽(yáng)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(yáng)
任意朝向窗口垂直遮陽(yáng)板挑出長(zhǎng)度按下式計(jì)算:L┴=B·ctgγs,w(1—46)
式中L┴——垂直板挑出長(zhǎng)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(yáng)
計(jì)算任意朝向窗口綜合遮陽(yáng)板挑出長(zhǎng)度時(shí),需先計(jì)算水平板和垂直板的挑出長(zhǎng)度,再根據(jù)兩者的計(jì)算數(shù)值按構(gòu)造的要求確定綜合式遮陽(yáng)板的挑出長(zhǎng)度。
4.擋板式遮陽(yáng)
任意朝向窗口的擋板式遮陽(yáng)尺寸,可分步計(jì)算確定。首先,按構(gòu)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(tái)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(tái)的高度H減去H0即為擋板的高度。
(五)遮陽(yáng)系數(shù)計(jì)算
遮陽(yáng)系數(shù)是指在直射陽(yáng)光照射的時(shí)間內(nèi),透進(jìn)有遮陽(yáng)窗口的太陽(yáng)輻射量與透進(jìn)沒(méi)有遮陽(yáng)窗口的太陽(yáng)輻射量的比值。遮陽(yáng)系數(shù)愈小,通過(guò)窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射量就愈小,防熱效果愈好。遮陽(yáng)系數(shù)的大小主要取決于遮陽(yáng)形式、構(gòu)造處理、安裝位置、材料與顏色等因素。綜合遮陽(yáng)系數(shù)Sw為外窗遮陽(yáng)系數(shù)SC與窗口的建筑外遮陽(yáng)系數(shù)SD的乘積。
1.水平遮陽(yáng)板的外遮陽(yáng)系數(shù)和垂直遮陽(yáng)板的外遮陽(yáng)系數(shù)
水平遮陽(yáng)板:
夏季:SDC,H=aCPF2+bCPF+1(1—48)
冬季:SDH,H=aHPF2+bHPF+l
垂直遮陽(yáng)板:
夏季:SDC.V=aCPF2十bCPF+l(1—49)
冬季:SDH.V=aHPF季外遮陽(yáng)系數(shù);
SD2+bHPF+1
式中SDC,H——水平遮陽(yáng)板夏H,H——水平遮陽(yáng)板冬季外遮陽(yáng)系數(shù);
SDC.V——垂直遮陽(yáng)板夏季外遮陽(yáng)系數(shù);
SDH.V——垂直遮陽(yáng)板冬季外遮陽(yáng)系數(shù);
aC、bC、aH、bH——系數(shù),見(jiàn)《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》;
PF——遮陽(yáng)板外挑系數(shù)(圖1—12),為遮陽(yáng)板外挑長(zhǎng)度A與遮陽(yáng)板根部到窗對(duì)邊距離B之比,
2.綜合遮陽(yáng)
綜合遮陽(yáng)為水平遮陽(yáng)板和垂直遮陽(yáng)板組合而成的遮陽(yáng)形式,其外遮陽(yáng)系數(shù)值應(yīng)取水平遮陽(yáng)板和垂直遮陽(yáng)板的外遮陽(yáng)系數(shù)的乘積。
3.擋板遮陽(yáng)
在典型太陽(yáng)光線入射角下?lián)醢宓耐庹陉?yáng)系數(shù)應(yīng)按下式計(jì)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(gòu)造透射比,為擋板在給定的典型太陽(yáng)入射角下的太陽(yáng)輻射透射比。
幾種典型遮陽(yáng)材料和構(gòu)造的太陽(yáng)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(jī)玻璃類擋板,η*=0.6;
。4)淺色玻璃、卡布隆、有機(jī)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(gòu)造,η*=0.15.
4.幾種典型形式的建筑外遮陽(yáng)系數(shù)
*位于窗口上方的上衣樓層的陽(yáng)臺(tái)也作為遮陽(yáng)板考慮。
五、自然能源利用與防熱降溫
。ㄒ唬┨(yáng)能降溫
使用太陽(yáng)能空調(diào),或者將用于熱水和采暖的太陽(yáng)能集熱器置于屋頂或者陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄上,遮擋部分屋頂和外墻,起到間接降溫的作用。
。ǘ┮归g通風(fēng)——對(duì)流降溫
全天持續(xù)自然通風(fēng)并不能達(dá)到降溫的目的,可改用間歇通風(fēng),即白天(特別是午后)關(guān)閉門窗限制通風(fēng)可以避免熱空氣進(jìn)入,遏制室內(nèi)溫度上升,減少蓄熱;夜間開(kāi)窗,利用自然通風(fēng)和小型通風(fēng)扇(效果更佳),讓室外相對(duì)干、冷空氣穿越室內(nèi),達(dá)到散熱降溫的目的。
(三)地冷空調(diào)
夏季,地下溫度總是低于室外氣溫?稍诘叵侣袢牍艿,讓室外空氣流經(jīng)地下管道降溫后再送人室內(nèi)的冷風(fēng)降溫系統(tǒng),既降低室溫,又節(jié)約能源。
(四)被動(dòng)蒸發(fā)降溫
利用水的汽化潛熱大的特點(diǎn),在建筑物的外表面噴水、淋水、蓄水,或用多孔含濕材料保持表面潮濕,通過(guò)水的蒸發(fā)獲得自然冷卻效果。
。ㄎ澹╅L(zhǎng)波輻射降溫
利用夜間建筑外表面通過(guò)長(zhǎng)波輻射向天空散熱的現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化降溫。如白天使用反射系數(shù)大的材料覆蓋層以減少太陽(yáng)的短波輻射,夜間收起,或者使用選擇性材料涂刷外表面。