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玻璃屋顶遮阳百叶的应用
来源: | 作者:蓝天丽景 | 发布时间: 2015-12-23 | 1575 次浏览 | 分享到:

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。
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。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。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。

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样图。该方案的平面布置为:两层,一层有南向大客厅、主卧和次卧;北向布置橱卫、餐厅、洗衣房和车库;二层布置卧室和书房。屋面有东西向坡面和南向坡面,部分平屋顶设计屋顶花园、放置光电板和太阳能热水器。外墙为复合保温外墙板,双层窗。南向的大客厅共享二层空间,坡面玻璃屋顶设计为被动式太阳房,就是在此玻璃屋面设计遮阳百叶。遮阳百叶采用卷边片形式,放置在两层玻璃中间,双层玻璃中间的檐口处有进风口,顶部有旁通管。夏季,将檐口处的进风口和顶部的旁通管打开,遮阳百叶全部散开,叶片的向阳面涂成白色,不仅阻止阳光进入室内,而且白色的叶片反射阳光;叶片和外层玻璃之间被阳光加热的空气上升,从顶部的旁通管溢出,空隙内形成的负压又迫使新空气从檐口处的进风口进入,这样形成的良性循环使双层玻璃之间的热空气及时地从顶部旁通管溢出,从而使夏季室内凉爽。冬季,将檐口处的进风口和顶部的旁通管关闭,遮阳百叶全部收
起置于顶部的顶盒中,让阳光进入室内,在室内沐浴到温暖的阳光。这种被动式采暖方式和遮阳做法,不仅冬暖夏凉,而且建造和维护费用都较低,不采用外部能源,是大多数居民都乐意做的。
5、能效测定
由模拟计算得知,玻璃屋面采用上述遮阳做法,能节约能源70%。可见,这种既节能又生态的做法是值得推广的。
6、结语
在双层玻璃屋面中应用智能遮阳百叶,冬暖夏凉;投资成本回收期只须2~8a;无须过多的保养;百叶使用寿命长。更为重要的是,绿色、健康、舒适。随着太阳能建筑的日益推广,采用智能遮阳百叶进行遮阳设计,对于解决冬季充分利用太阳能和夏季遮阳问题,是可行有效的。