基于某图书馆项目对外遮阳设置角度的合理性分析

基于某图书馆项目对外遮阳设置角度的合理性分析

黄国梅

筑博设计（深圳）有限公司   广东省深圳市  518000

摘要：纵观国内各大图书馆类建筑，大面积的幕墙建筑均设有外遮阳系统，且随着节能、低碳、减排的理念越来越深入，建筑外遮阳系统越来越受到重视，尤其图书馆类建筑，通过结合外遮阳系统形成独具特色的立面风格，与馆类建筑的美感交相呼应。在进行外遮阳设计时，应对外遮阳的设置朝向和角度进行多方案对比分析，一方面最大限度降低室外热辐射，另一方面满足室内合理的自然采光，以达到节约能耗的目的。

关键字：图书馆、外遮阳、热辐射、自然采光、节能

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015并未对公共建筑遮阳系统提出强制要求，而已发布并实施的《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015-2021明确提出：夏热冬暖地区、夏热冬冷地区，甲类公共建筑南、东、西向外窗可透光幕墙应采取遮阳措施。所以未来几年国内将有越来越多的公共建筑采用外遮阳系统。不同气候区，建筑外遮阳对围护结构的能耗影响度差异较大，在夏热冬暖地区，外遮阳的设置主要影响透明围护结构的综合太阳得热系数，进而影响围护结构的暖通空调负荷。

建筑遮阳板设置角度的不同会造成不同的热辐射降低效果和自然采光效果，故本文主要以夏热冬暖地区某图书馆项目为分析对象，对外遮阳系统的遮阳角度进行多方案对比分析，得出一个较为合理的设置方案，便于类似项目借鉴。

1项目外遮阳系统介绍

该项目外遮阳采用蜂窝石材遮阳板系统，面板采用25mm厚蜂窝石材、2.5mm厚氟碳铝板，龙骨：竖龙骨200x60x10mm钢矩通（镀锌+氟碳），板块龙骨采用6mm镀锌钢板+ 8mm氟碳钢板（连接支点处）钢架（如图1、图2）。

图1 外遮阳局部立面图

图2 遮阳板局部放大图

2遮阳板两种不同朝向对建筑的影响分析

图3 某馆类建筑外立面遮阳系统两种不同方案

对这两种不同遮阳朝向方案（如图3所示）进行外遮阳入射热辐射及室内自然模拟分析，进而确定两种不同遮阳朝向的遮阳效果及对室内自然采光的影响。

2.1遮阳板两种不同朝向的自然采光分析

2.1.1采光要求

根据《建筑采光设计标准》GB50033-2013，项目阅览室、开架书库侧面采光平均采光系数要求达到3%，项目位于Ⅵ类采光区，应乘以系数1.1。选取图书馆第三层作为本次模拟分析层，外围是阅览区，中间区域是开架书库，故项目采光系数要求为3.3%。

2.1.2参数设置要求

根据项目方案，设置项目采光计算参数，如下见表1：

表1 采光模拟分析参数设置表

2.1.3模拟计算软件

ECOTECT v5.5生态建筑大师，是一个全面的技术性能分析辅助设计软件，提供了一种交互式的分析方法，根据建筑的特定情况，输入经纬度、海拔高度，选择时区，确定建筑材料的技术参数，即可在该软件中完成对模型的太阳辐射、热、光学、声学、建筑投资等综合的技术分析。

2.1.4采光计算结果

方案一自然采光模拟分析效果见下图4和表2。

图4 方案一自然采光模拟分析效果图

表2方案一自然采光系数分布表

由方案一自然采光模拟分析可知：在方案一遮阳情况下，阅读区自然采光能达到3.34%，满足3.3%的自然采光要求。

方案二采光模拟分析效果见图5和表3。

图5 方案二自然采光模拟分析效果图

表3 方案二自然采光细数分布表

由方案二自然采光模拟分析可知：在方案二遮阳情况下，阅读区自然采光能达到1.34%，不满足3.3%的自然采光要求。

2.2遮阳板两种不同朝向的遮阳效果分析

遮阳效果主要考察夏季高温时期的遮阳效果，本次模拟分析选取日期为5月1日至10月31日，模拟高峰时期的室内的入射热辐射情况。

方案一遮阳效果模拟分析如下图6和表4所示。

图6  方案一室内入射辐射效果图

表4  方案一室内入射辐射能量分布值

由模拟分析可知，室内入射热辐射的平均值为159.72Wh，热辐射值在 400~500区间的面积百分数为5.8%。

方案二遮阳效果模拟分析如下图7和表5所示。

图7 方案二室内入射辐射效果图

表5方案二室内入射辐射能量分布值

由模拟分析可知，室内入射热辐射的平均值为171.66Wh，热辐射值在400~700区间的面积百分数为40.42%。

2.3遮阳板两种不同朝向的影响分析

在方案一遮阳情况下，阅读区、开架书库自然采光能达到3.34%，满足3.3%的自然采光要求。在方案二遮阳情况下，阅读区自然采光能达到1.34%，不满足3%的自然采光要求。故方案一对自然采光更有利。

通过对两种遮阳方案模拟分析可知：方案一室内入射热辐射的平均值为159.72Wh，热辐射值在400~500Wh区间的面积百分数为5.8%。方案二室内入射热辐射的平均值为171.66Wh，热辐射值在400~700Wh区间的面积百分数为40.42%。故方案一的遮阳效果好于方案二。

从自然采光和遮阳效果方向分析，方案一优于方案二，故选择遮阳角度下翻折方案更有利于建筑节能。

3同一朝向不同遮阳角度对建筑的自然采光影响分析

3.1不同遮阳角度设置

对遮阳板分别下翻30度、45度、60度，对比三种不同方案的室内自然采光效果（见表6）。

表6遮阳板三种不同遮阳角度设置方案

3.2三种不同遮阳角度的自然采光效果

对三种不同遮阳角度的自然光进行采光，效果如图8。

图8 三种不同遮阳角度的自然采光效果图

3.3遮阳板不同角度的影响分析

在方案一情况下，阅读区的自然采光达到3.34%，满足3.3%的自然采光要求，方案二阅读区的自然采光达到2.64%，方案三阅读区的自然采光达到1.55%，均不满足自然采光要求，且下翻角度越小，自然采光效果越差。

4结论

经过多方案对比分析发现，遮阳板下翻60︒，能实现较好的遮阳效果和自然采光效果。

参考文献

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