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基于自然通风优先的成都地区老旧居住小区建筑外遮阳改造研究
摘要:随着我国人民生活水平日益提高,人们对建筑性能的需求也越来越高,建筑业是造成能源缺乏的原因之一,能源问题成为了目前最为需要解决的问题。在我国资源和能源短缺的情况下,建筑节能设计势在必行,建筑遮阳和自然通风是我国目前最需要采用的被动式建筑节能方式。文章分析了目前国内外遮阳设计现状,阐述了不影响自然通风条件下的外遮阳形式以及对老旧小区外遮阳设施改造。
关键词:外遮阳改造;自然通风
1.遮阳设计研究现状分析
建筑遮阳的定义是避免阳光直射入室内让人产生刺眼的感觉,防止产生眩光影响视线,同时可降低进入室内的太阳辐射量[1]。太阳光从外窗进入室内,提高了空调使用率和室内温度,若在建筑外窗合理地增设建筑遮阳设施,不仅可以有效阻挡辐射热能,还可以减少室内得热。在实际中,国内大部分建筑为了追求美观性、通透性,都没有设置建筑遮阳,有些建筑设计了建筑遮阳,但在对建筑遮阳进行设计的时候,常常模仿国外的遮阳方式,只满足普遍标准,在选择遮阳材料和遮阳形式时没有考虑我国的具体情况和特征,所以建筑物无遮阳或遮阳形式不恰当得到的效果不随人愿,出现夏季不遮阳、冬季热量损失的现象,合理的建筑遮阳设计势在必行。
经过大量文献阅读和实地调查发现,我国遮阳存在着以下几点问题: 1)遮阳的应用不广泛。我国建筑的遮阳形式较为单一,且使用的遮阳材料也较少, 在国内建筑遮阳运用比较常见的是雨棚遮阳、百叶窗、窗帘遮阳等,虽然建筑遮阳在不断地发展,但是要实现大范围的应用却很难,我们要进行多方面考虑,不仅要考虑到遮阳的适用性,不同遮阳方式在不同区域、不同气候的应用,还要考虑遮阳材料的选择等。 2)缺乏遮阳意识。人们对遮阳的认识不够,认为设置遮阳设备仅仅是为了遮阳,不管夏季还是冬季,对室内的热舒适性只依靠空调等设备进行控制,但实际上遮阳在不断地发展,不仅可以遮挡阳光,还对自然采光、自然通风、冬季采暖起到了一定的作用,越来越多功能化、智能化。 3)缺乏艺术性。若建筑本身没有设计遮阳,每一户人家在建筑立面设置不同颜色、样式的遮阳设备,那么建筑立面看起来就会杂乱无章,在很大程度上影响了建筑的美观性,对视野也会造成一定的影响,若遮阳设备与艺术相结合、创新遮阳形式,让遮阳成为建筑造型的一部分,那么这种新颖的遮阳方式不仅会吸引人们的眼球,还运用到了遮阳的各优势,使遮阳效率增加。
成都属于夏热冬冷地区,与其他气候相比较,春、夏、秋、冬季气候特征比较明显,其中夏季炎热、多雨,日平均最高气温达 30.8℃,受四川盆地及其周边地区地形的影响,其风环境相比其他地区较为丰富,夏季主导风风向为 NE。成都地区老旧小区在建筑方案设计阶段较少考虑遮阳问题,一部分住户自行安装了遮阳设施,如雨棚,其建筑环境(风环境、声环境、光环境、热环境)有待改善。
2.基于自然通风条件下的遮阳形式研究
建筑遮阳的基本形式包括水平遮阳、垂直遮阳、挡板遮阳和综合遮阳,其中水平遮阳是日常生活中最为常见的遮阳方式之一。文章选取成都地区南北朝向且无外遮阳的老旧小区作为研究对象,模拟建筑增设以上四种基本遮阳形式对室内自然通风的影响,分别与无遮阳情况下建筑表面风压进行对比分析,得到外遮阳对自然通风的影响。
经过对四种遮阳形式的模拟对比分析,主要得到以下几点:(1)沿着成都市主导风向NE方向,在建筑南侧增设水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳和挡板遮阳对建筑迎风面窗户处的风压影响较小,表明南侧遮阳对北侧窗户进风基本无太大影响。(2)垂直遮阳是四种遮阳中最有利于室内自然通风的遮阳形式。(3)仅次于垂直遮阳,设置水平遮阳时情况较复杂,水平遮阳对室内自然通风稍微有一定的促进作用。(4)挡板遮阳是四种遮阳中最不利于室内自然通风的遮阳形式,使得房间内风的出流受到了阻碍。(5)仅次于挡板遮阳,不利于自然通风的遮阳形式为综合遮阳,综合遮阳对窗户风压值的影响小于挡板遮阳。
3.外遮阳改造方法
3.1竹制百叶窗
成都地区拥有丰富的竹资源,竹制百叶窗在实现遮阳的同时也充分地展现了四川的竹文化,增加了建筑立面的艺术性。竹制百叶窗可以完全覆盖整个立面,减少直射光线进入室内,降低建筑内部的空调能耗。需要阳光的时候,竹制百叶窗可以旋转折叠,立面能够全部打开。这种遮阳的灵活性非常适合夏热冬冷地区的气候,百叶窗既可保证楼房冬暖夏凉,也不影响通风和采光。上海世博会马德里竹屋案例馆是这种遮阳方式的典型例子。
3.2绿化遮阳
绿化遮阳,该形式是在建筑屋顶或外墙上加绿化或在建筑周围种植落叶类的乔木,在夏季可利用乔木的遮挡来降温,冬季乔木叶子落光也不会影响采光。另外,还可在屋顶上形成屋顶花园或利用屋顶构件实现遮阳等[2],利用植被在建筑表面形成有效遮挡,达到遮阳隔热的作用。高的落叶乔木位于距离墙或窗口较近的地方,夏季枝叶繁茂只能透过低达20%的阳光,冬季落叶后能透过高达70%的阳光。离墙体一定距离的藤架在提供遮阳的同时,也不会影响自然通风。除此之外,绿化遮阳的树木具有季节性,相比固定的水平遮挡板基于太阳高度角的遮挡,植物遮阳具有遮阳时间上的对称性和灵活性。
3.3具有通风腔的遮阳板
为了解决遮阳板通风效果的问题,可以采用具有通风腔的遮阳板。当天气适宜自然通风时,通过自动控制系统,打开通风门,形成风通道,外部自然风从通风腔折叠形成的洞口吹进通风腔,再通过内部开启扇进入室内,达到良好的通风效果。例如,彭博社欧洲总部设置了具有通风功能的遮阳板共117片,作为立面遮阳板的一部分,分布在不同立面位置,在达到自然通风和遮阳技术要求的同时,构成极具表现力的外立面。
4.结语
外遮阳形式的遮阳效果受到不同通风条件不同光照条件的影响,所以针对不同地区的建筑外遮阳设计应当有所不同,同时更多的新颖的外遮阳形式也在出现,在进行外遮阳改造设计时应不断实践总结,推动建筑设计更加节能环保,共建与自然和谐共同体。
参考文献:
杨庭睿,乔春珍.被动式建筑发展现状及设计策略研究[J].建设科技,2020(19):18-22.
王立祥.建筑遮阳技术在绿色建筑中的应用探索与实践[J].城市住宅,2021,28(06):102-104.