玻璃屋面中智能遮阳百叶的应用

第25卷第3期山东科技大学学报(自然科学版)Vo l.25No.3 2006年9月Journal of Shandong University of Science and Technology(Natural Science)Sep.2006文章编号:1672-3767(2006)03-0017-03

玻璃屋面中智能遮阳百叶的应用*

郭清华1,夏 斐1,蒋 丽2

(1.山东科技大学土木建筑工程学院,山东青岛266510;2.泰安市建筑设计院,山东泰安271019)

摘 要:针对玻璃屋面的能耗现状,论述智能遮阳百叶在双层玻璃屋面中的设计和应用,为建筑师创作太阳能建筑方案中的遮阳设计提供参考。

关键词:建筑节能;玻璃屋面;遮阳百叶

中图分类号:T U382 文献标识码:B

Application of the Intelligent Sunshading Louvers in Glass Roof

GU O Qing hua1,XIA Fei1,JIANG Li2

(1.C ollege of Architecture and E ngineering,SUS T,Qingdao,Sh and ong266510,China;

2.The Building Designing Institute of T aian City,T aian,Shandong271000,C hina)

Abstract:Aiming at situatio n o f energ y saving in glass roo fs,summ ar izes the intellig ent sunshading louvers design and application in the double g lass r oof.These ideas w ill be architects r efer ence for sun shading design in solar building pro jects.

Key words:building energy saving;g lass roof;sunshading lo uvers

随着人们对生态建筑认识的进一步提高,被动式太阳房日益得到赞赏和喜爱。住在玻璃房子中,不仅沐浴到冬日温暖的阳光,而且能呼吸到健康的新鲜空气。寒冷的冬季,在被动式太阳房中利用太阳光采暖。然而,在炎热的夏季,太阳的热量仍然通过玻璃屋面更多地进入室内,造成大量的空调超负荷。根据美国研究人员对墙体(木板)与玻璃的太阳辐射热量的通过情况进行比较,经玻璃进入室内的太阳辐射量是墙体的30倍以上。但如果附加一定的遮阳措施,热通过量则明显减少,只是原先的1/3左右[1]。

对于被动太阳房中玻璃屋面的遮阳设计,势在必行。在此探讨智能遮阳百叶在被动太阳房中玻璃屋面中的设计和应用。

1 智能遮阳百叶的特点

与遮阳卷帘相比,智能遮阳百叶有其独到的特点。其一,根据人们对室内光线的需求量,遮阳百叶可以光控、风控、通过变换角度来调整进光量;其二,置于两层玻璃之间,形成 可呼吸屋面,冬暖夏凉;其三,遮阳百叶还可以解决私密性和防盗问题。另外,结合卷帘的做法,使百叶自由收放。需要时散开百叶,不需要时折叠收起,做成可动的遮阳百叶,使冬日阳光通畅地进入室内,夏日阳光绝大部分被遮挡在外。

这种自由呼吸式的屋面提升了人们在建筑中的舒适度。其优点表现在:房间空气始终舒适宜人;隔音性能好;光能利用率高;与普通玻璃屋面的安装在外观上无异;轻盈美观。目前对 可呼吸屋面的推广还存在不少现实困难,主要原因是造价较高[2]。但是,随着社会经济的迅速发展,人们对室内绿色环境的追求,这种 可呼吸屋面将会得到普遍应用。

2 智能遮阳百叶的类型和导向系统

各种遮阳设施采用的材料一般为混凝土、钢铁、木材、铝合金、篷布等,由于铝合金材料具有轻质高强、耐久性、蓄热性以及较低的导热性,工艺

*收稿日期:2006-02-18

作者简介:郭清华(1972-),女,山东泰安人,讲师,主要从事建筑创作和建筑节能方面的教学与研究.

也比较成熟,成为当前国内外遮阳设施的常用材料。在玻璃屋面中应用的这种活动式遮阳百叶,也称智能遮阳百叶,是目前比较先进的,在一些发达国家的生态建筑设计中有应用,目前我国应用极少。每个叶片均设置单独的自控系统,分别根据采光、视野、能量收集、太阳能集热的不同区域功能要求进行控制调节,实现冬季最大限度利用太阳能、夏季遮挡太阳辐射,同时满足室内自然采光的最佳设计。叶片的宽度根据具体情况自定。

其管状导向系统具有不同尺寸,可以根据具体的方案采用不同的尺寸。顶盒的材料有:铝板;铝型材挤压成型;玻璃纤维;还可以根据方案要求定做。叶片的类型有平片、卷边片和翼形片等几种类型。叶片的特点有:所有的叶片都要进行防腐处理;平片收起时在盒中占很小的空间;卷边片能够保持叶片最大的稳定性;根据阳光不同的入射角度,可以调整叶片的角度;还可以在同一副百叶帘的上部和下部,叶片的角度可以是不同的,这样保证遮光又有充足的光线进入室内。

3 智能遮阳百叶在玻璃屋面的设计

遮阳的位置可以在建筑外部、内部和双层玻璃中间。在建筑外部的遮阳装置能够有效地阻挡太阳热能的进入,但是又很容易受到天气变化等因素的影响而老化,沾染灰尘,难以维护。放在内侧的可控制的遮阳装置,或着放在双层玻璃中间的遮阳装置,由于远离了污染,可以减少维护费用和工作量。

在双层玻璃中间的空腔处采取通风换气等设施,可以在夏季协助转移百叶截取的过多的热量,也可以在冬季将热量传到各个房间。由于屋面很容易积攒灰尘,且维修不方便,所以在玻璃屋面中最好采用内遮阳或者放在双层玻璃中间。将遮阳百叶放在内部,阻止了阳光进入室内,但是并不能阻止太阳热能进入室内,从热学方面看并不理想。将百叶放在双层玻璃中间,不仅能够阻止阳光进入室内而且也阻止了太阳热能进入室内,还能起到室内通风换气的作用。三种位置相比较,将百叶放在双层玻璃中间是最为理想的。在此,介绍遮阳百叶放在双层玻璃中间的做法和应用。

将屋面作成双层玻璃,在双层玻璃中间放入智能遮阳百叶。冬季将百叶收起,让阳光进入室

内;夏日将百叶落下,阻止阳光进入室内,外层玻

璃和百叶之间的热空气上升从顶部旁通管排出。如图1所示,将百叶全部落下,阻止阳光进入室内,且百叶和外层玻璃面之间的热空气从顶部的旁通管溢出,室内的热空气由室内顶部的风道溢出。百叶可以采用铝材,表面涂成浅颜色,既遮挡阳光又反射阳光;同时起到防盗作用和解决私密性问题[3]。

图1 智能遮阳百叶夏季在屋面的工作情况示意图

Fig.1The g oin g of intelligent s unsh ading louvers

on roof in su mmer

冬季将百叶收起,置于顶盒中,阳光可以进入室内;同时将室内顶部的风道关闭,防止室内热量的流失。

4 智能遮阳百叶在玻璃屋面的应用

整体建筑色调为白墙灰瓦,在景区的青山绿水间显得质朴大方,屋顶形式取决于民居元素,但又不拘于传统形式。南向的客厅屋顶设计为玻璃屋面,部分平屋顶设计为屋顶花园。利用屋顶的组合及整个形体的跌宕,造就了一个与自然和谐的环境构件。南向与东向的大平台,或读书,或品茶,悠然自得。

在设计中以零能耗建筑为目标,尽可能做到零能耗、零排放,充分利用自然资源。

适宜的技术不是独立于成熟建筑技术的全新技术,而是传统技术、现代技术与新型技术的融合。在设计中,运用的生态策略有:太阳能的利用(玻璃屋面被动式太阳能的利用、可呼吸外墙、太阳能热水等);屋顶花园;新材料的应用(复合外墙板、双层窗);中庭的运用;防西晒墙;烟囱效应的应用;雨水的回收和利用;污水处理。仅介绍智能遮阳百叶在该住宅玻璃屋面中的应用。

图2所示是一独立式住宅的部分剖面图,智能遮阳百叶放置在南向屋面的双层玻璃中间的大

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