湖南省建筑工程集团设计研究院湖南省长沙市410004
摘要：夏热冬冷地区的建筑外遮阳与一体化设计要同时满足夏季隔热和冬季保温的需求。本文首先对夏热冬冷地区的气候特点以及建筑外遮阳基本形式进行分析，在此基础上，探讨夏热冬冷地区建筑外遮阳一体化设计对策，包括基于场地设计、基于功能设计和基于建筑结构设计等。
关键字：夏热冬冷地区；建筑外遮阳；建筑一体化设计
前言：建筑外遮阳结构是被动式节能技术应用的集中体现，在进行建筑外遮阳设计时，要充分考虑地方气候环境特点，同时与建筑功能设计和结构设计统一起来，最大化的发挥建筑外遮阳结构的作用，对室内光照和热环境进行调节，满足室内居住空间的舒适度需求。针对夏热冬冷地区的气候特点，应灵活选择各种外遮阳形式，并实现建筑外遮阳一体化设计。
一、夏热冬冷地区气候特点及建筑外遮阳基本形式
（一）夏热冬冷地区的气候特点
夏热冬冷地区是我国五个热工气候区之一，大概范围为四川盆地以东、陇海线以南、南岭以北，包括长江中下游和周边地区。在夏热冬冷地区，气候特征主要表现为夏季闷热、多雨，冬季则寒冷、潮湿，年降水量较大，气温的昼夜温差较小。我国大多数“火炉”城市都处于夏热冬冷地区，包括武汉、长沙、重庆和南京等。而且这些城市的人口和建筑较为密集，由于风向和地形等原因，城市中心地带的温度要比周边地区高1~3℃，形成“热岛”效应，影响了城市居民的正常生活。根据相关建筑热工设计规范，在夏热冬冷地区要满足建筑夏季防热和冬季保温要求。推广建筑外遮阳一体化设计，是实现这一目标的重要途径[1]。
（二）建设外遮阳基本形式
建筑外遮阳结构是阻挡、吸收阳光辐射热、调节自然光照和室内热环节的重要结构，通过合理的建筑外遮阳构件设计，可以增加门窗热阻，起到保温隔热的作用，使室内环境避免受极端气候影响。建筑外遮阳构件主要包括以下几种基本形式：（1）固定形式，安装固定外遮阳构件后，不能根据气候变化和室内环境调节需求，对其进行改变，需要在设计时充分考虑，主要形式包括垂直式、水平式、挡板式、综合式和百叶式等；（2）活动形式，具体包括柔性外遮阳构件和刚性外遮阳构件两种，相比于固定式遮阳构件，活动式构件更具优势，能够根据需求，随时调整遮阳构件形态，同时兼顾自然通风功能和隔声降噪功能，能够有效增加门窗结构热阻。其中，柔性构件包括卷帘、卷闸门窗、遮阳蓬、外遮阳百叶等。刚性构件包括机翼式和平板式等，主要由铝合金压制材料制成，不易弯曲，活动形式方式主要为翻转[2]。
二、夏热冬冷地区的建筑一体化设计
（一）基于场地的一体化设计
在进行建筑外遮阳一体化设计时，场地是一个重要的考虑因素，现代建筑的外型设计注重于场地的连接和协调。如果处于开阔地带，建筑外型通常设计为对外开放姿态，如果场地空间较小，则会采取隔离设计方式，营造舒适的内部空间。在外遮阳构件设计过程中，也要融入环境进行具体思考。比如TOD’S东京旗舰店，场地呈L型，建筑临街面较窄，被两旁高楼遮挡，自然关照条件较差。如果将整个临街面设计为玻璃幕墙，不仅缺乏逻辑性，还要设置许多立面采光口。在设计时受周边榉树的启发，对其剪影形态进行叠加和穿插，并科学计算力学结构，利用编织装表面结构进行遮阳，既能够满足建筑采光和遮阳需求，又体现出建设的设计特色，整个建筑仿佛被大树包裹住一般。在建筑外遮阳一体化设计中，应善于利用场地条件，创新设计思维，在应用上述基本遮阳构件形式的基础上，结合场地空间条件进行创新设计，充分挖掘场地潜力。此外，还要注意转化场地的不理因素，尽可能的满足住户的采光和通风等需求。
（二）基于功能的一体化设计
在建筑外遮阳一体化设计中，还要充分考虑建筑的内部使用功能，以此为出发点，确定外遮阳结构的设计要求，并将其转化为建筑外型的一部分，突出建筑的可识别性和设计创意。比如巴塞罗那水公司建筑阿格巴塔，通过在混凝土外墙上采用抛光铝板，并涂上40余种颜色，外部设置为磨砂或透明的玻璃百叶，使整个建筑外观波光粼粼，非常具有层次感，很好的烘托出建筑主题。外遮阳结构作为建筑外形结构的重要组成部分，与其内部空间存在内外依存的关系。氨空间关系进行划分，可以设计成平行叠加形式、平行脱离形式、自由脱离形式和相互穿插形式，如图1所示。根据建筑室内使用对几种形式进行综合设计，并与建筑内部空间功能相对应，可以满足卧室、会议室、阅览室等不同空间的遮阳采光需要。
图1建筑内外构件结构关系
（三）基于建筑结构的一体化设计
与建筑结构的协调设计是建筑遮阳一体化设计的集中体现。按照建造逻辑进行划分，建筑外表面可以分为实体结构和指向表面的非结构表皮两大类，在外表面结构的设计过程中，兼顾围护和支撑功能，可以利用外表面设计实现遮阳目的。按照材料进行划分，建筑外表面结构可以分为浇筑式、砌筑式和构筑式三大类。
浇筑式表面结构通常有黏土或混凝土构成，表面单元规模较大，可覆盖部分建筑，形成自遮阳结构。比如在现代建筑中广泛使用的钢筋混凝土表皮，可以通过改变其模板肌理、规格和形状，形成不同构件，利用实墙面、百叶竖板、格构式或网格式结构进行遮阳。在砌筑式表面结构中，一般建构单体呈块状，通过对其进行分层堆砌，形成建筑外表面。可以根据建筑采光和遮阳需要，设计成建构单元半透明或砌筑方式半透明形式。前一种即玻璃砖和玻璃幕墙等，后一种规则是指利用叠块的空隙进行采光，同时其周围结构可以起到遮阳作用，比如镂空砌筑砖墙表面等。构筑式表面结构的遮阳基本构件多数为杆件，可以起到一定的围护和承重作用。通过对杆件单元进行组合、编制，将其覆盖在建筑表面上。具体包括平面格栅式、曲面网格式和三维网格式等。比如位于广州市珠江畔的广州塔建筑，采用的是曲面网格式表面遮阳结构，中部收束、两端放大，形态宛如少女翩然起舞，自下而上扭转建筑表皮，起到遮阳作用。
结束语：
综上所述，随着建筑技术的进步，建筑外遮阳设计可以有更多选择和更多的搭配组合方式。通过进行建筑外遮阳结构一体化设计，将外遮阳设计与建筑场地利用、内部功能空间设计和外表面结构设计联系起来，不仅能够利用多种方式达到遮阳目的，还能丰富建筑外观表现力，突出设计特点。
参考文献：
[1]刘雁飞.建筑外遮阳与立面的整合设计研究[D].重庆大学,2015.
[2]俞琳.夏热冬冷地区建筑外遮阳与表皮一体化设计研究[D].南京大学,2015.