摘要：本文从建筑遮阳的概念入手，介绍了建筑遮阳的措施。并以作者之前的一次建筑设计为例，对遮阳设计进行论述，分析遮阳技术在设计中的应用。结合方案所在地——武汉市的各种地理环境因素，在遮阳技术研究中讨论各种遮阳方式，在不同的空间和和位置采用合适的遮阳方式，使遮阳技术与建筑设计中的空间设计、造型艺术相统一。
关键词：遮阳技术；武汉；场地分析；遮阳设计
一、建筑遮阳技术综述
1.1遮阳技术的必要性。
建筑世界的存在源于光的奇迹，光是世界本质特征和精神氛围的揭幕者（1）。阳光给这个世界带来了许多的温暖，但是夏季为了防止室内过热，多数建筑都需要避免过量的直射阳光进入室内。因为当室温较高时，人体在阳光直射下，会感到炎热难受，影响正常工作，这时候我们就要考虑采取遮阳措施。
不过，我们应该注意的是，遮阳设施一方面要考虑到阻挡直射阳光，防止眩光的产生，另一方面又要保证室内的照度，尤其是阴天的时候。这样才能使遮阳措施达到真正有意义的效果。
1.2遮阳技术的总类
遮阳技术主要分为针对窗口的遮阳，针对屋顶的遮阳，针对墙面的遮阳和绿化遮阳。
1.2.1针对窗口的遮阳
这是最重要的且应用最广的一种遮阳方式。
（1）内遮阳
内遮阳主要是指在建筑内部应用这样成品，如百叶帘，垂直帘，风琴帘等来达到遮阳目的的遮阳方式。现在很多企业都在内遮阳上面有所研究有所突破，产品也是层出不穷。内遮阳应用起来就外遮阳来说比较方便智能，在建筑设计好后开始使用，不用提前对建筑结构进行设计。人们对其有良好的操作性，但是隔热效果较差，也有一定的局限性，一般不用于大型公建。
（2）外遮阳
外遮阳有固定窗口外遮阳，活动窗口外遮阳，还包括窗口中置式遮阳。固定遮阳中一般有水平遮阳，垂直遮阳，挡板遮阳，分别适用于不同朝向的窗户；而活动外遮阳可以免除固定外遮阳带来的不利于采光，自然通风，冬季采暖等等问题，可以根据情况自由控制；窗口中置式遮阳设施，往往就是在双层玻璃中间，是这几年来比较新式的遮阳方式，中空玻璃也对建筑的保温隔热有着明显的效果。此外，在玻璃上做学问，使用吸热玻璃，热反射玻璃，低辐射玻璃等也可以有着良好的遮阳效果。
1.2.2针对屋顶的遮阳
通过屋顶构件进行屋面遮阳，能有效遮挡太阳对屋面的直接辐射，同时也能结合立面造型，创造有性格的建筑形象。
1.2.3针对墙面的遮阳
主要是利用绿化，此外还可以利用一些专用的遮阳构件来对西墙进行遮阳，造型同样很有特点。
1.3绿化遮阳
绿化遮阳可以通过在窗外一定距离种树，也可以通过在窗外或阳台上种植攀援植物实现对墙面的遮阳，还有屋顶花园等形式。落叶树木可以在夏季提供遮阳，常青树可以整年提供遮阳。植物还能通过蒸发周围的空气降低地面的反射。常青的灌木和草坪对于降低地面反射和建筑反射很有用。
二、项目设计背景
（一）.湖北省武汉市某高校为实现 “产、学、研”一体化战略，决定整合学校相关学科优势，成立高科技研发中心，为此，拟在校园滨湖地段兴建一座集含科研办公、会展、商务等功能于一体的建筑。本次设计目标不仅仅是探讨高科技建筑的功能和形态，更要求设计者认识设计在影响资源的生产、利用、消耗和再生产全过程中的作用，提出可持续发展的建筑设计策略，应用一些绿色建筑完成建筑设计。
（二）武汉市的气候环境
武汉位于湖北省中部、江汉平原的东部，市区地貌为江汉平原和大别山延伸的丘陵，其中平原地区平均海拔为50米，而丘陵地区则为200米，其气候属于亚热带湿润季风气候，四季分明，雨量充沛，号称长江沿岸三大“火炉”之一（另外二者为南京、重庆），夏天闷热，会有十几天的气温都在四十度以上，冬天阴冷。武汉市的夏季主导风向和冬季风向，以东南季风和东北风、西北风为主。并且由于武汉市处于北半球，而太阳的东升西落均偏南。
（三）.基地热工环境分析
1.基地概况
基地现为武汉大学植物生物技术与遗传资源利用教育部工程研究中心。场地位于东湖西，背山面水，在一片针叶林的环绕之中，风景优美，生态环境保持较为完好。
图1.基地航拍图图 2.基地照片
图3.基地周围环境分析
基地北面为湖滨宿舍区，建筑多为上世纪六七十年代所建，多为平屋顶。为生活用地。基地西南面为三座2000年前后建成的新建建筑，采用了坡屋顶的形式，分别为外院、法学院与经管院，呈Ｌ形，在Ｌ的拐点处即与基地相接的地方形成人流集散点。东西向排布，高约为12~16米，会产生局部风场，对基地光照影响不大。
2.ectotect场地分析
图4.基地地形模型
日照分析：
（1）.太阳辐射：6～８月太阳辐射最强烈，12～２月辐射最小。因此在夏季白日应采取间接采光的方式，对建筑物的外立面进行遮阳设计。冬季则需提高采光，可采用自然采光与人工照明相结合。
图5.辐射分析
（２）.朝向分析：根据分析，１６５°为最佳朝向，７５°为最差朝向。场地应结合朝向进行设计。
最佳朝向 图6.朝向分析 日轨
（3）.风分析：
根据全年以及每个季度的风频图，可以看出武汉市西北风为高频风向。基地由于位于东湖旁，由于昼夜温差的变化，还会产生东西方向的水陆风。应据此进行通风设计。
图7.风向分析
根据上述数据所得，在设计中，应综合考虑太阳辐射，日照朝向，风频风向以及湿度等自然条件的影响，对建筑进行生态化的设计，包括：调节室内温度，遮阳设计，建筑布局，自然通风设计等。从图表中可以看出，遮阳设计可以最大限度得保证建筑节能，因此应该作为设计中的主要考虑因素。
三、遮阳技术在设计中的应用
（一）.考虑到武汉市的夏季主导风向和冬季风向，以东南季风和东北风、西北风为主。并且由于武汉市处于北半球，而太阳的东升西落均偏南。因此本设计的主要使用房间均朝南北向，并且主要课室的方向朝北，这样不仅可以避免东、西向的直接日晒，也可以避免朝南向而出现眩光或朝南在夏天会产生过热现象。南侧则主要布置教师工作室和院办公室等对热环境要求稍微次要的房间，并且在南侧设置了遮阳板，这样可以避免直接日晒而产生过热的环境。
我们用Ecotec软件分析窗洞口的形状对遮阳的作用力更为重要。同等面积的矩形窗洞口，如果形状不同，需要的遮阳也不同。竖向窗有垂直遮阳的遮阳效果更显著，而横向窗有水平遮阳的效果更显著。在此设计中南向的窗户主要是横向窗，所以选择横向遮阳板，且为活动性的。
图8.遮阳板效果分析
（二）另外，建筑物东南向面对山地，且其南部距离不远处也有比较密集的建筑物，对采光
有多影响，利用错层争取日照。在这个问题上，参考了美国国家能源再生实验室太阳能研究所，将朝南的屋面做成阶梯式反光檐，既能遮阳避免眩光，又充分利用了直射光。
图9.建筑南面错层跌落式布置
图10.美国国家能源再生实验室太阳能研究所剖面 图11.玻璃遮阳示意图
（三）窗户是通过围护结构散热的主要构件，增加窗户的气密性及增加玻璃的保温性能将最有利于室温恒定。在建筑开敞的南向面上，利用双层低辐射中空玻璃（Low一E）。外侧玻璃的内侧粘结热辐射镀膜，有效反射夏季室外辐射热；冬季通过热镀膜使热量向室内反射，降低冬季室内热量的散热，弥补大面积开窗带来的热损失。从南向到东西向玻璃颜色逐渐变暗，以增加反射性，减小透光性。建筑西北两侧围护结构厚重，界面封闭，西侧主要防止夏季热辐射，北侧教室虽然要考虑冬季的保暖问题，但更重要的应该考虑到全年的采光，而且武汉市冬天最冷的时候学生放假在家，并且武汉市冬季有阳光照射的日子（即晴天）较多。因此北侧教室的窗墙比比较大，达到了30%。
图12.北面开窗
（四）另外，武汉在夏热冬暖地区，，夏季气候炎热，太阳辐射强度大，而且炎热气候持续时间长，屋顶也是建筑物吸热的关键部位。同时，由于该地区全年降雨量大，降雨持续时间长，雨量充沛，屋顶采用绿化植被遮阳措施有着得天独厚的气候条件，同时也为学生提供了优美舒适的屋顶花园，和落差错层设计结合一体，建筑更具生命力。
图16.绿化屋顶
（五）在南向窗前种植树木遮阳时，选择干高冠大、夏天茂盛，冬天落叶的梧桐树。梧桐树具有覆盖空间大，树干高耸，对风的阻挡相对较小的特点。种植位置根据树冠的高度和太阳高度角等选择，同时与建筑保持距离，使其对视线和通风不产生遮挡。减少硬质铺地，采用生态铺地设计，使场地具有可“呼吸”的特性；采用高大落叶乔木夏季遮挡太阳辐射和疏导通风，而不遮挡冬季阳光。
图17.植被的选择
结束语
在此次设计中，综合考虑了武汉市的气候环境，通过Ecotect软件，对建筑基地环境进行了一系列分析，基于此基础上提出了整个节能设计的重点——遮阳设计。在遮阳设计中综合应用了多种遮阳措施，窗口外遮阳，绿化遮阳，玻璃遮阳等等，同时在建筑形式上设计了错层式落差布局，解决了采光问题。考虑在不同的空间和和位置采用合适的遮阳方式，从而到达遮阳技术与建筑设计中的空间设计、造型艺术相统一的目的。
参考文献：
[1]《建筑物理》.中国建筑工业出版社
[2]《夏热冬冷地区建筑遮阳设计探讨》，常民，《工业建筑》2007.02
[3]《建筑节能》，涂逢祥，北京，中国建筑工业出版社，2005.
[4] 苏志刚，杨靖.2003（4）.遮阳设计从研究到实施.建筑学报.
论文作者:林雪峰
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/11
标签：遮阳论文; 建筑论文; 武汉市论文; 基地论文; 朝向论文; 采光论文; 夏季论文; 《基层建设》2018年第23期论文;