2014一级建筑师《建筑物理与设备》建筑热工学12

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　　窗口遮阳设计

　　(一)遮阳的作用与效果

　　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。

　　遮阳设计应满足：

　　(1)防止直射阳光，并尽量减少散射阳光;

　　(2)要有利于采光、通风和防雨;不阻挡视线;

　　(3)与建筑协调;

　　(4)构造简单且经济耐久。

　　(二)遮阳的形式

　　遮阳设施可分为永久性和临时性两类。临时性设施是指在窗口设置的布帘、竹帘、软百叶、帆布篷等。永久性的遮阳设施又分为固定式和活动式的。在夏热冬冷地区，外窗宜设置活动外遮阳。在夏热冬暖地区，则以安装固定式遮阳为宜。固定式遮阳形式一般有水平式、垂直式、综合式与挡板式四种。

　　1.水平式遮阳

　　水平式遮阳能够有效地遮挡高度角较大、从窗户上方入射的阳光，适用于接近南向的窗口及北回归线以南地区的北向附近的窗口。

　　2.垂直式遮阳

　　垂直式遮阳能有效地挡住高度角较小，从窗户侧面入射的阳光，主要适用于东北、西北及北向附近的窗户。

　　3.综合式遮阳

　　综合式遮阳对遮挡高度角中等、从窗前斜入射下来的阳光比较有效，遮阳效果比较均匀，主要用于东南或西南附近的窗口。

　　4.挡板式遮阳

　　挡板式遮阳(包括花格等)是窗口前方设置的与窗面平行的挡板(或花格等)。挡板式遮阳能够有效地遮挡高度角比较低、正射窗口的阳光，主要适用于东、西向附近的窗户。

　　(三)遮阳构造设计

　　遮阳措施有如下几种：绿化遮阳、结合构件的处理实现遮阳以及专门设置的遮阳。结合建筑构件处理的手法有：加宽挑檐、设置百叶挑檐、外廊、凹廊、阳台与旋窗等。一般应充分考虑利用绿化和构件实现遮阳，这些办法都不能满足遮阳要求时，才设置专门的遮阳措施。

　　1.遮阳板面组合与构造

　　为了有利于视野、采光、通风、立面处理等因素，在满足遮挡直射阳光的前提下，可以考虑采用不同的遮阳板面组合。

　　为便于热空气逸散，减少对通风、采光的影响，通常将板面做成百叶形或蜂窝形，或者部分做成百叶形，或者部分做成百叶并在前面加上吸热玻璃挡板。后一种做法对隔热、通风、采光、防雨都比较有利。

　　2.遮阳板的安装位置

　　遮阳板的安装位置对房间的通风及热环境影响较大。水平遮阳板应离开墙面一定距离安装，使大部分热空气能够沿墙面排走。遮阳板的安装还应尽量减少对风的阻挡，最好还能够兼起导风板的作用。设置窗帘、软百叶等临时遮阳措施时，宜安装在室外，以减少对室内气温的影响。

　　3.材料与颜色

　　遮阳构件的材料应当坚固耐用，同时为减轻自重，宜采用轻质材料。材料外表面对太阳辐射热的吸收系数要小，而内表面的辐射系数要小。

　　遮阳板朝向阳光的表面应采用浅色、亮色，以减少对太阳辐射的吸收和增强对阳光的反射，而背对阳光的一面，则应采用无光泽的暗色，以免产生眩光。

　　4.活动遮阳

　　活动遮阳，过去多采用木百叶转动窗，现在多用铝合金、塑料制品、吸热玻璃等材料。活动遮阳板的调节方式可为手动或电动，还可通过电子仪器实现自动调节。

　　5.绿化遮阳

　　绿化遮阳特别适合低层建筑，可以根据窗户的朝向及太阳高度角、方位角并充分考虑通风、采光、观景等需要，安排适当的位置与树种植树，也可在窗外种植蔓藤植物。绿化不但能遮阳，还能改善室外的微气候，美化室外环境。

　　(四)遮阳构件计算

　　1.水平式遮阳

　　水平遮阳板挑出长度按下式计算：L―=H?ctghs?cosγs，w

　　水平板两翼挑出长度D按下式计算：D=H?ctghs?sinγs，wγs，w=As一Aw

　　式中H――窗台至水平板下沿高度，m;

　　hs――太阳高度角，度;

　　γs，w――太阳方位角与墙面外法线方位角之差，度;

　　As――太阳方位角;

　　Aw――墙面外法线方位角，正南方向Aw=0;由正南向西Aw >0;由正南向东Aw<0.

　　2.垂直式遮阳

　　任意朝向窗口垂直遮阳板挑出长度按下式计算：L┴=B?ctgγs，w(1―46)

　　式中L┴――垂直板挑出长度，m;

　　B――板面间净距(或板面至窗口另一边的距离)，m.

　　3.综合式遮阳

　　计算任意朝向窗口综合遮阳板挑出长度时，需先计算水平板和垂直板的挑出长度，再根据两者的计算数值按构造的要求确定综合式遮阳板的挑出长度。

　　4.挡板式遮阳

　　任意朝向窗口的挡板式遮阳尺寸，可分步计算确定。首先，按构造需要确定板面到墙外表面的距离L_;再按式(1―47)确定挡板下端到窗台的高度Ho：

　　接着，以Ho代替H，根据式(1―45)算出挡板两翼至窗口边线的距离D;最后，用水平板的下缘到窗台的高度H减去H0即为挡板的高度。

　　(五)遮阳系数计算

　　遮阳系数是指在直射阳光照射的时间内，透进有遮阳窗口的太阳辐射量与透进没有遮阳窗口的太阳辐射量的比值。遮阳系数愈小，通过窗户进入室内的太阳辐射量就愈小，防热效果愈好。遮阳系数的大小主要取决于遮阳形式、构造处理、安装位置、材料与颜色等因素。综合遮阳系数Sw为外窗遮阳系数SC与窗口的建筑外遮阳系数SD的乘积。

　　1.水平遮阳板的外遮阳系数和垂直遮阳板的外遮阳系数

　　水平遮阳板：

　　夏季：SDC，H=aCPF2+bCPF+1(1―48)

　　冬季：SDH，H=aHPF2+bHPF+l

　　垂直遮阳板：

　　夏季：SDC.V=aCPF2十bCPF+l(1―49)

　　冬季：SDH.V=aHPF季外遮阳系数;SD2+bHPF+1

　　式中SDC，H――水平遮阳板夏H，H――水平遮阳板冬季外遮阳系数;

　　SDC.V――垂直遮阳板夏季外遮阳系数;

　　SDH.V――垂直遮阳板冬季外遮阳系数;

　　aC、bC、aH、bH――系数，见《夏热冬暖地区居住建筑节能设计标准》;

　　PF――遮阳板外挑系数(图1―12)，为遮阳板外挑长度A与遮阳板根部到窗对边距离B之比。

　　2.综合遮阳

　　综合遮阳为水平遮阳板和垂直遮阳板组合而成的遮阳形式，其外遮阳系数值应取水平遮阳板和垂直遮阳板的外遮阳系数的乘积。

　　3.挡板遮阳

　　在典型太阳光线入射角下挡板的外遮阳系数应按下式计算：

　　式中η――冬季或夏季的挡板轮廓透光比，为窗洞口面积扣除挡板轮廓在窗洞口上形成的阴影面积后的剩余面积与窗洞口面积的比值;

　　η*――挡板构造透射比，为挡板在给定的典型太阳入射角下的太阳辐射透射比。

　　几种典型遮阳材料和构造的太阳辐射透射比，η*可按如下规定取值：

　　(1)混凝土、金属类挡板，η*=0.1;

　　(2)厚帆布、玻璃钢类挡板，η*=0.4;

　　(3)深色玻璃、卡布隆、有机玻璃类挡板，η*=0.6;

　　(4)浅色玻璃、卡布隆、有机玻璃类挡板，η*=0.8;

　　(5)金属或其他非透明材料制作的花格、百叶类构造，η*=0.15.

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