玻璃幕墻遮陽設計—提倡建筑遮陽系統(tǒng)智能化
提要：20世紀，世界建筑科學技術突飛猛進，房屋建筑快速發(fā)展，各發(fā)達國家建筑圍護結構的保溫隔熱和氣密性能大有提高，采暖、空調和照明的設備與技術日益進步，人們越來越能夠在更為優(yōu)裕和舒適的室內環(huán)境中生活與工作，人類建筑文明取得了前所未有的成就。在此同時，人們也不得不面對著資源枯竭、環(huán)境惡化、生態(tài)破壞、氣候變暖等一系列嚴峻問題。據(jù)統(tǒng)計，在我國這個發(fā)展中國家，建筑能耗占社會總能耗的27。6%，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活質量提高，這個比例還會不斷增長。
20世紀，世界建筑科學技術突飛猛進，房屋建筑快速發(fā)展，各發(fā)達國家建筑圍護結構的保溫隔熱和氣密性能大有提高，采暖、空調和照明的設備與技術日益進步，人們越來越能夠在更為優(yōu)裕和舒適的室內環(huán)境中生活與工作，人類建筑文明取得了前所未有的成就。在此同時，人們也不得不面對著資源枯竭、環(huán)境惡化、生態(tài)破壞、氣候變暖等一系列嚴峻問題。據(jù)統(tǒng)計，在我國這個發(fā)展中國家，建筑能耗占社會總能耗的27。6%，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活質量提高，這個比例還會不斷增長。強調節(jié)能、低污染、低耗能的綠色建筑順應時代的要求而生，我國也頌布了一系列法規(guī)和政策來對建筑節(jié)能和合理使用資源做出明確的規(guī)定。
隨著我國玻璃幕墻熱的發(fā)展，去年全國已經(jīng)超過150萬平方米，近幾年玻璃幕墻總面積超過300萬平方米。金屬玻璃幕墻具有輕量化、不燃化、耐震、施工迅速等優(yōu)點，在現(xiàn)代都市高樓化，防火、防震、施工安全的要求前提下，已成為不可阻擋的趨勢，今后將成為高樓建筑的設計主流。金屬玻璃幕墻可以減少傳統(tǒng)混凝土外墻大量的鋼筋、混凝土使用量，對于減少高耗能建材使用所達到的節(jié)約能源、資源有很大的幫助。而且金屬玻璃幕墻較易于回收利用，也可達到環(huán)保的目的。
玻璃幕墻是現(xiàn)代高檔建筑較多采用的外圍護結構，是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感的部位，是傳統(tǒng)墻體失熱損失5~6倍，幕墻的能耗約占整個建筑能耗的40%左右，故幕墻的節(jié)能有極其重要的地位。
一、玻璃幕墻遮陽的必要性：
建筑外圍護結構的節(jié)能設計，由開窗、方位、遮陽到隔熱材料等因素環(huán)環(huán)相扣，這些因素左右建筑物的耗能量。臺灣的西拉雅研究室曾對臺灣的辦公建筑的外圍護結構進行研究，對建筑外圍護結構的各要素的耗能量進行分析，其結果分析如下：
地點開窗率建筑方位外遮陽和玻璃遮蔽因素玻璃Ui值外墻隔熱因素
臺北49.013.822.31.21.2
從以上可以得出結論：
1)外墻的開窗率是外墻節(jié)能的最重要因素，降低開窗面積率是節(jié)能最重要手段，但是降低開窗率也必顧及確保適當?shù)淖匀徊晒?，并免除心理的封閉感。但是對于追求通透效果的玻璃幕墻而言，只能采用降低開啟窗面積并加強不透光地方的隔熱設計來達到節(jié)能要求。
2)外遮陽和玻璃遮蔽是外墻節(jié)能的第二重要因素，玻璃材質及外遮陽都影響遮蔽率的大小，但是裝設遮陽板、遮陽百頁等外遮陽遠比改變玻璃材質的效果大。玻璃材質可選擇高反射率的反射玻璃和吸熱玻璃(唯反射率太大的反射玻璃會造成眩光污染的公害)。
3)建筑方位因素是外墻節(jié)能設計的第三要素(占了12%的比重)。大面積的玻璃幕墻應避免東照西曬。建筑的長向應朝南北向配置。
在國內，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，建筑節(jié)能是中國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，建設單位和設計單位的節(jié)能環(huán)保意識也不斷提高，對玻璃幕墻的節(jié)能要求也不斷的提高，現(xiàn)階段提高玻璃幕墻隔熱保溫性能的主要措施有：
1)采用鍍膜玻璃、LOW-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃等玻璃處理技術以減少太陽透過玻璃的直接輻射。
2)采用鋁塑復合材料、斷熱橋型材等高熱阻材料應用技術。
以上隔熱保溫措施原理比較簡單，使玻璃幕墻結構的傳熱系數(shù)大大降低。這些節(jié)能措施在建筑現(xiàn)階段已應用較廣。雖然玻璃幕墻建筑采用遮陽措施能達到更好的隔熱節(jié)能作用，但在國內，現(xiàn)階段各方對此重視不夠。一棟設計不良的全為玻璃幕墻建筑的全年空調耗電量，可能是一般混凝土外墻大樓的四倍。而玻璃幕墻的使用壽命達五十年之長，其節(jié)能效果當然遠勝于短壽命的冷氣機、冰箱、鍋爐等。故玻璃幕墻建筑的節(jié)能比其他建筑產(chǎn)品節(jié)能更為重要。所以發(fā)展玻璃幕墻的遮陽技術也是建筑物是節(jié)約能源最有潛力的工具。
另外，在建筑設計中要求，當建筑具備下列條件時(建筑標準較高的房間，僅有1~2兩項)就要采用遮陽措施：
1)室內氣溫大于29℃；
2)太陽輻射強度大于240千卡/米時；
3)陽光照射室內深度大于0.5米；
4)陽光照射室內時間超過一小時；
采用遮陽措施不僅是玻璃幕墻建筑節(jié)能設計的必要手段，而且是標準較高玻璃幕墻建筑的建筑設計的必要手段。
二、遮陽的作用與效果
由于玻璃幕墻由玻璃和金屬結構組成，而玻璃表面換熱性強，熱透射率高，故對室內熱條件有極大的影響，在夏季，陽光透過玻璃射入室內，是造成室內過熱的主要原因。特別在南方炎熱地區(qū)，如果人體再受到陽光的直接照射，將會感到炎熱難受。
在玻璃幕墻上設置遮陽系統(tǒng)，可以最大限度減少陽光的直接照射，從而避免室內過熱，是炎熱地區(qū)建筑防熱的主要措施之一。設置遮陽后，會有以下作用及效果：
1)遮陽對太陽輻射的作用。外圍護結構的保溫隔熱性能受許多因素的影響，其中影響最大的指標就是遮陽系數(shù)。一般來說，遮陽系數(shù)受到材料本身特性和環(huán)境的控制。遮陽系數(shù)就是透過有遮陽措施的圍護結構和沒有遮陽措施的圍護結構的太陽輻射熱量的比值。遮陽系數(shù)愈小，透過外圍護結構的太陽輻射熱量愈小，防熱效果愈好。在廣州地區(qū)進行實測得到的各主要朝向窗口的遮陽系數(shù)分別為：西向17%，南向45%，北向60%。由此可見，遮陽對遮擋太陽輻射熱的效果是相當大的，玻璃幕墻建筑設置遮陽措施更是效果明顯。
2)遮陽對室內溫度作用。遮陽防止室內溫度上升有明顯作用，在廣州某西向房間試驗觀測表明：在閉窗的情況下，有、無遮陽，室溫最大差值達2℃，平均差值1。4℃。而且有遮陽時，房間溫度波幅值較小，室溫出現(xiàn)最大值的時間延遲，室內溫度場均勻。因此，遮陽對空調房間可減少冷負荷，所以對空調建筑來說，遮陽更是節(jié)約電能的主要措施之一。
3)遮陽對采光的作用。從天然采光的觀點來看，遮陽措施會阻擋直射陽光，防止眩光，使室內照度分布比較均勻，有助于視覺的正常工作。對周圍環(huán)境來說，遮陽可分散玻璃幕墻的玻璃(尤其是鍍膜玻璃)的反射光，避免了大面積玻璃反光造成光污染。但是，由于遮陽措施有擋光作用，從而會降低室內照度，在陰雨天更為不利。因此，在遮陽系統(tǒng)設計時要有充分的考慮，盡量滿足室內天然采光的要求。
4)遮陽對建筑外觀的作用。一般人都認為玻璃幕墻設計只能平板化，無法設計外遮陽等遮陽設施，但是由國外的許多案例我們可以發(fā)現(xiàn)金屬玻璃幕墻能以輕巧的金屬板設計成優(yōu)美的遮陽形式并成為建筑造型有趣的一部份。
遮陽系統(tǒng)在玻璃幕墻外觀的玻璃墻體上形成光影效果，體現(xiàn)出現(xiàn)代建筑藝術美學效果。因此，在歐洲建筑界，已經(jīng)把外遮陽系統(tǒng)作為一種活躍的立面元素，加以利用，甚至稱之為雙層立面形式。一層是建筑物本身的立面，另一層則是動態(tài)的遮陽狀態(tài)的立面形式。這種具有“動感”的建筑物形象不是因為建筑立面的時尚需要，而是現(xiàn)代技術解決人類對建筑節(jié)能和享受自然需求而產(chǎn)生的一種新的現(xiàn)代建筑形態(tài)。
5)遮陽對房間通風的影響。遮陽設施對房間通風有一定的阻擋作用，在開啟窗通風的情況下，室內的風速會減弱22-47%，具體視遮陽設施的構造情況而定。而對玻璃表面上升的熱空氣有阻擋作用，不利散熱，因此在遮陽的構造設計時應加以注意。
