建筑幕墙的遮阳板设计_曾会容

时 间 为 ２４ｈ， 每 １ｈ 地 球 自 转 的 角 度 约 为 １５°。 正
午， 太阳时角为零 （ 太阳时角是以当地太阳位于
正南向的瞬时为正午） ， 其他时间太阳时角的数值
等于离正午的时间乘以 １５。太阳时角 （Ω） 计算公
式如下：
Ω＝ （ｎ－ １２） ×１５
（ １）
式中：
Ω— ——时角 （ 度） ， 正南方为 ０°；
３． 隔 热 节 能 功 能 。 减 少 太 阳 热 量 进 入 室 内 ， 降低室内温度， 以节约空调费用。一般来说， 隔 热作用可以用遮阳系数来评价。遮阳系数的定义 和计算受到多方面因素的影响， 可以定义为夏季 室内空调能量的节约比率， 这样定义考虑因素比 较全面， 具有实际意义。要求遮阳板的设置能够 显著地增大遮阳系数， 以尽量减少热量进入室内， 达到节约能源的目的。
作为现代建筑的外墙装饰主体， 玻璃幕墙已 成为现代建筑运用较多的外围护结构。但从建筑 热工分析及节能方面来看， 玻璃幕墙又处于建筑 物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位， 它的 失 热率 是 传 统 墙 体 失 热 损 失 ５～６ 倍 。 据 各 种 文 献 分析数据说明， 幕墙的能耗约占整个建筑能耗的 ４０％左右。目前， 在我国特别强调节能环保和建筑 节 能 ， 颁 布 的 节 能 标 准 有 《夏 热 冬 冷 地 区 居 住 建 筑节能设计标准》 （ＪＧＪ１３４－ ２００１）、 《夏热冬暖地 区 居 住 建 筑 节 能 设 计 标 准 》 （ＪＧＪ７５－ ２００３）、 《外 墙外保温工程技术规程》 （ＪＧＪ１４４－ ２００４）、 《公共 建筑节能设计 标准》 （ＧＦＢ５０１８９－ ２００５） 等等 ， 同 时 ， 《玻 璃 幕 墙 工 程 技 术 规 程 》 （ＪＧＪ１０２－ ２００３） 也对幕墙的节能做出了特别的要求。对于幕墙来 说， 节能设计有极其重要的地位。
太阳赤纬角 （度） 可近似按下式计算：
２００８ ／０６ Ｃｈｉｎａ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｍｅｔａｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ３１
Hale Waihona Puke 门窗幕墙δ＝２３．５×ｓｉｎ （ｎ－ ９０）
（ ３）
式中：
ｎ— ——自冬至开始计算的天数， 一个整月算 ３０
天， 作为遮阳计算可以满足精度要求。
（ ４） 太阳的方位角
太阳的赤纬角示意图
归线以南地区的北向墙面、接近北向的墙面幕墙，
可采用水平方式的遮阳板进行遮阳。
建筑户外水平遮阳板的进深尺寸、遮阳板的
竖向间距， 应满足下列关系：
Ｗ＝Ｓ×ｃｏｓ （λ） ×ｃｔｇ （α）
（ ５）
３２ 中国建筑金属结构 ２００８ ／０６
式中：
Ｗ— ——遮阳板的进深尺寸；
Ｓ— ——遮阳板设置的垂直间距；
α— ——太阳高度角， 按公式 （ ２） 计算；
λ— ——太阳方位角与墙面法线间的夹角， 按公
式 （ ６） 计算：
λ＝｜β－ η｜
（ ６）
式中：
β— ——太阳方位角， 按公式 （ ４） 计算；
η— ——墙面法线与正南方向夹角， 与 β位于正
南向同侧时取正， 位于正南向异侧时取负。
（ ２） 垂直式遮阳板
垂直式遮阳板主要用于太阳高度角较小的墙
面。在我国， 太阳照射东、西、东北、西北方向
ｎ— ——观 测 时 间 ， 按 一 天 ２４ 小 时 观 测 。 正 午
时为 ０， 上午时角为负值， 下午为正值。
（ ２） 太阳的高度角
对于地球表面上某点来说， 太阳的空间位置
可用太阳高度角和太阳方位角来确定， 太阳高度
角 α是地球表面 上某点 和 太 阳 的 连 线 与 地 平 面 之
间的交角。太阳高度角 （度） 用下式计算：
２． 调节采光功 能。遮阳系统 的设 计 不 仅 要 有 利于遮光， 更要有利于采光。它不仅是要阻止阳 光直射和紫外线进入室内， 防止产生眩光照射， 而且更要有效地保证室内的良好采光环境。利用 遮阳系统调节光线进入室内的模式， 使阳光通过 漫反射均匀地进入室内， 让光线变得柔和、亲切、 宜人， 有利于营造一种和谐的生活和工作环境， 保护人体和眼睛健康。
几种材料的 η′值如下表：
我国处于地球的北半球， 在赤道以北地区，
材料名称
η′值
南北所跨的纬度大， 地域广。因此， 对于南北地
混凝土类非透明材料挡板
０．００
区的遮阳系统设置应根据地区的不同而进行有针
金属挡板
０．１０
厚 帆 布 、玻 璃 钢
０．４０
深 色 玻 璃 、卡 布 隆 、有 机 玻 璃 挡 板
小、方向、面积应如何进行设计和计算。下面就
遮阳板的大小、不同地区遮阳板在建筑物上的布
置形式， 以赤道为界， 以地球的北半球为例进行
介绍 （ 南半球正好与之相反） 。
（ １） 水平式遮阳板
水平式遮阳板主要用于太阳高度角度大的墙
面。在我国， 因太阳照在南墙面时的高度角大，
所以在南朝向、接近南向的幕墙上， 以及在北回
感应智能控制则是通过探头对太阳照射高度位置、
方向及太阳光强弱的感应而自动调节遮阳板 （ 帘）
的遮阳方向、角度、位置、遮阳面积大小等， 以
达到遮阳的目的。这种遮阳系统特别是用于屋面
采光系统的遮阳具有特别好的效果。
４． 外遮阳系数的确定
外遮阳系数实际就是透过有遮阳措施的围护
结构和没有遮阳措施的围护结构的太阳辐射热量
δ— ——太阳赤纬角， 按公式 （ ３） 计算；
Ω— ——太阳的时角， 按公式 （ １） 计算；
α— ——太阳高度角， 按公式 （ ２） 计算。
２． 遮阳板的尺寸设计及计算方法
通过上面对太阳照射角的分析， 我们可以知
道处于不同纬度和太阳高度角位置的建筑， 其不
同的方位应如何去设计遮阳系统。其遮阳板的大
门窗幕墙
建筑幕墙的遮阳板设计
曾会容
摘 要： 本文根据实际工程经验， 通过部分建筑
遮阳设计的经典资料， 简要介绍了遮阳技术在建筑幕
墙中的应用， 以供读者在建筑幕墙遮阳设计时参考。
关键词： 建筑节能； 遮阳板； 遮阳系统； 遮阳帘；
智能遮阳；
［中 图 分 类 号］ＴＵ２ ２ ８
［文 献 标 识 码］Ｂ
［文章编号］１６７１－ ３３６２（ ２００８） ０６－ ００３０－ ０６
ｓｉｎ （α） ＝
ｓｉｎ （Φ） ×ｓｉｎ （δ） ＋ｃｏｓ （Φ） ×ｃｏｓ （δ） ×ｃｏｓ （Ω） （ ２）
式中：
α— ——建筑物所处的高度角 （ 度） ；
Φ— ——建筑物所处的纬度 （ 度） ；
δ— ——太阳赤纬角， 按公式 （ ３） 计算；
Ω— ——太阳时角 （度）， 按公式 （ １） 计算。
的墙面时， 其太阳高度角较小， 水平式遮阳板的
遮阳效果就显得不足。所以， 宜在东、西向幕墙
面及东北、西北方向的幕墙面上使用垂直形式的
遮阳板进行遮阳。
建筑户外垂直遮阳板的进深尺寸、遮阳板的
水平间距， 满下列关系：
Ｗ ＝ Ｓ×ｃｔｇλ
（ ７）
式中：
Ｗ— ——遮阳板的进深尺寸；
Ｓ— ——遮阳板设置的水平间距；
在进行建筑遮阳板设计时， 应充分考虑的几 个因素及其计算方法。
１． 太阳的照射角 在进行遮阳板等遮阳系统的设计时， 首先应 考虑的是太阳入射角度。不同入射角度的太阳光 对建筑物的照射、照射的强弱都有相当大的影响，
下面来分析一下太阳的照射角度及其计算方法。 （ １） 太阳的时角
太阳的照射角示意图
地 球 自 转 一 周 ， 太 阳 时 角 变 化 ３６０°， 相 应 的
此外， 还可以根据遮阳的各种功能、艺术形 式进行更多类型的划分。
二、遮阳系统的功能设计
顾名思义， 建筑遮阳系统的主要功能就是遮 阳。不管在建筑的室内还是室外， 设计各种各样 的遮阳系统就是为了阻挡阳光和紫外线直射入室 内， 阻止室外热量直接进入室内， 以更好地达到 建筑的节能效果。除此之外， 在设计建筑遮阳系 统时， 还应考虑它充足的通光量来保证室内的采 光需要， 由室内向外看具有良好的视线效果， 同 时， 满足建筑物的艺术效果也是非常重要的。
０．６０
浅 色 或 透 明 玻 璃 、卡 布 隆 、有 机 玻 璃 挡 板
０．８０
金 属 或 其 它 非 透 明 材 料 制 作 的 花 格 、百 叶
地球公转轨道与赤道交角的存在， 使地球绕
太阳公转时产生太阳赤纬的周年变化， 表现在地
面上便是太阳直射点的东升西落， 南北移动， 周
而复始。这种有规律的变化用太阳方位角来表达，
计算公式如下：
ｓｉｎ （β） ＝ｃｏｓ （δ） ×ｓｉｎ （Ω） ／ｃｏｓ （α）
（ ４）
式中：
β— ——太阳方位角 （ 度） ；
因此， 遮阳系统的功能主要体现在如下几个 方面。
３０ 中国建筑金属结构 ２００８ ／０６
门窗幕墙
１． 遮光功能。减 少或阻止强 烈太 阳 光 直 射 室 内， 避免太阳眩光照射， 让室内得到柔和的太阳 光照。遮阳系统这个功能的设计指标主要是根据 建筑师对室内采光的要求为依据进行设计， 不同 使用功能的房间对其遮阳系数也会有不同的要求， 因此， 在进行遮阳系统的设计时应完全满足建筑 对遮光系数的要求。
（ ３） 太阳的赤纬角
太阳的赤纬是指太阳离开天赤道的角距离，
其值等于太阳在地球上投影的经度和纬度。不同
日期太阳投影的纬线不同， 一年中阳光直射纬线
所形成的圆心角就是太阳的赤纬角。太阳赤纬角
范围在－ ２３ 度 ２７ 分 （ 冬至） 到 ２３ 度 ２７ 分 （ 夏至）
之间， 春分和秋分赤纬角为 ０ 度。遮阳板设计时，
的比值。遮阳系数受到材料本身特性和环境的控
门窗幕墙
制。遮阳系数愈小， 透过外围护结构的太阳辐射