2014一級(jí)建筑師《建筑物理與設(shè)備》建筑熱工學(xué)12

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　　窗口遮陽(yáng)設(shè)計(jì)

　　(一)遮陽(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。

　　(二)遮陽(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。

　　(三)遮陽(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。活動(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樹種植樹，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。

　　(四)遮陽(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

　　水平板兩翼挑出長(zhǎng)度D按下式計(jì)算：D=H?ctghs?sinγs，wγs，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《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.

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