一种用于改善室内热环境的外墙百叶窗设计

一种用于改善室内热环境的外墙百叶窗设计作者：赵泽阳

来源：《装饰装修天地》2017年第23期

摘要：现有的建筑物的外墙都是固定的墙体构造，例如北方地区建筑外墙做保温处理，按照《节能设计标准》和《热工设计规范》的要求，设计墙体构造，通过计算确定保温层厚度后，在主体结构外侧附加保温材料层，建筑外墙的构就固定了。而在一年中存在季节变化，各个季节建筑外墙受到的外界热作用不同，而固定的墙体构造就会造成室内热环境难以达到最佳状态。尤其是南方地区，在最热季和最冷季室内热环境普遍不舒适，但如果将北方的保温措施直接用于南方，必然也是不合理的。此设计提出一种新型的用于外墙的百叶窗构造，用于改善室内热环境。

关键词：室内热环境；外墙；百叶窗

1 引言

百叶窗是建筑中常用的装饰装修构件，目前市面上有多种百叶窗样式，但传统百叶窗均布置于窗口处，以通风、采光、装饰为目的，用于外墙改善室内热环境的尚未出现。本设计的目的在于：为解决上述问题提供一种结构简单，使用方便，能够有效改善室内热环境的用于建筑外墙墙体表面的活动百叶。

2 构造、材料设计

此外墙百叶窗由框架和叶片两部分组成。框架材料采用防锈处理的槽钢，其饰面漆颜色可多种选择，根据具体建筑外墙样式而定。其尺寸大小也可以根据具体建筑样式进行调整，不局限于附图中示意的样式。框架起支撑固定作用，可通过铆钉卯于墙体或施工前预留连接构件，后期进行焊接。

框架边框中含有用于控制叶片转动的机械装置，其主要构件包括竖向联动轴、横向联动轴、齿轮组、以及必要的固定旋钮，另外还有操作杆连接室内外（图1）。竖向联动轴通过固定旋钮固定于上下边框，横向联动轴固定于左右边框并通过齿轮组与竖向联动轴连接。横向联动轴与叶片连接固定成整体。室外百叶窗通过连杆穿过外墙连接室内把手，构成室内操作杆。操作杆通过固定旋钮固定于墙体，并通过齿轮组和竖向联动轴连接。其装配可提前预埋管材亦可后期钻孔实现（图2）。其长度根据具体工程墙厚进行调整。上述机械构件均采用不锈钢材料，也可根据生产情况选用具有相同强度和耐久性的其他材料代替。

百叶窗叶片为横纹百叶形式，其形状为扁椭圆形，长向两端有固定旋钮固定于框架边框。其基本构造层次由内至外为：聚氨酯芯层、铝板结构层、饰面层（单面采用）。其中聚氨酯芯层具有高效保温、超强阻燃、强度高、耐候性强的优点，是优质的保温材料；其铝板结构层为

银白色材质，均有轻质高强的特性，并且对太阳光具有较高的反射能力；其饰面层为深色无机树脂材料，能较大程度吸收太阳辐射热量，可选用高仿真度的水性仿石涂料或高耐候性的氟碳漆。另外百叶叶片横向两端附有胶条，用于搭接密封。

3 原理说明

基本原理是利用百叶叶片两侧深色表面和浅色表面对于太阳辐射吸收的差异改变墙体温度达到调节室内热环境的目的，并通过手动调整适应不同气候条件。

具体操作时，使用者在室内转动调节操作杆，可控制齿轮组带动竖向联动轴转动，竖向联动轴通过齿轮组带动横向联动轴转动，从而使与横向联动轴相连的百叶叶片转动。竖向联动杆可同时控制整组叶片发生转动。需要指出的是，此百叶窗的尺寸和叶片数量不限于图中所示，可根据实际在不影响使用效果的情况下进行适当调整。另外本例中的所有锥齿轮齿数相同，把手转动一周即整组叶片同步转动一周。当叶片尺寸增大或数量增多导致操作费力时，可采用增大初始力臂长度的方式即小齿轮带动大齿轮的方式减小操作者操作所需力量，而是增加调节转动距离，这样可使调节更加省力便捷。

在具体环境中使用时，冬季条件下，调节叶片竖直闭合，百叶叶片与墙体之间形成空气间层。深色表面向外，吸收大量太阳辐射热量，加热空气间层和墙体，并逐渐提高室内温度，减少热消耗；夏季时，调节叶片打开，并将浅色面朝向阳光入射方向，反射太阳辐射热，同时墙体形成气流通风，降低墙体温度，调节室内温度，减少空调使用。春秋季节温度舒适时，则可将叶片平行于阳光入射方向，不影响室内温度。需指出的是，根据不同地区的太阳高度角变化和季节变化，叶片最适角度有所不同，可根据具体情况进行不同操作。

4 效果评价

首先，叶片选用铝质基材聚氨酯芯材，在保证叶片在轻质的前提下具有有较高强度和韧性，同时具有良好的保温效果，对于提高墙体的热惰性，减小温度变化幅度有利。而且叶片在能够较为轻松地转动，同时保证使用年限。

其次，此百叶窗为活动式机械装置，并通过手动操作，可每室单独配置，也可多组联动控制，节省能源的同时为使用者提供更多的操作可能性。此种装置可以适应多种不同的环境条件，具有广泛的适应性，且有利于工业生产。

最后也是最重要的，此百叶窗安装于建筑外墙，通过对自然资源的利用，有效改善室内热环境，提高人体的舒适度。尤其是南方不采暖地区，效果更加明显。同时此装置在不耗费能源的情况下大大减少了能源的消耗，保护环境，不失为绿色建筑节能环节中的一个良好的改善选择。