建築設計中的內外遮陽各有什麼利弊,可以同時採用嗎?


謝邀。 送高逼格美杜莎一幅。


上圖是柯布西耶畫的《太陽的兩張面孔》,描述著人居環境里人對於太陽的既愛且狠。
一般的。遮陽針對不同朝向和太陽高度角可以選擇水平遮陽,豎直遮陽或者擋板式(這種會影響視線所以不太常見)這三種方式自然都可以做成內遮陽或者外遮陽。


外遮陽的情況下,最大優勢是在遮擋太陽直射光的同時也把太陽直接輻射阻隔在外。但與此同時外遮陽在建築立面上非常明顯,考慮不周便會影響美感(還有造價的壓力);傳統建築多為單層或多層,可以依靠屋檐的設計涵蓋遮陽的功能,甚至能出現深屋檐配合外圍廊道的做法(比如日本的『緣側』空間,engawa)。

現代建築因為整體性考慮和尺度的原因,外遮陽不光在造型造價上有負擔而且還有可能在強風中變成安全隱患。如此等等,設計師往往就不喜歡處理外遮陽了。以下是個例子,但因為擔心牽涉真實人和公司沒有上圖,八卦感驟降,請將就。。。一兩個星期前一個大學同學給我看他們公司新近中標的一個某區文化中心,誠實的說已然設計的很不錯了,我倆討論的時候我也只是說「很好,只是有點太北歐了。」,幾天前他又聯繫我一次,關於這個方案的深化。他們帶隊的設計師在建築最高的一層設計了一個嵌在中間的半開敞露天平台,平台旁邊是室內展覽空間可以和平台互動,由於整個表皮是統一設計的,在屋頂上表皮處理成順滑的凹陷露出平台,而展示空間也利用表皮肌理開了不少天窗。他問我出平台的牆面要不要考慮遮陽。我才老老實實把上次沒說完的話說完:這個設計太類似BIG或者JDS的東西,社會和功能角度非常不錯,可是放在中國南方就會水土不服,我提供了一些改造做法也提醒這都是提高造價的活兒,他們老闆最有可能是放棄天窗以及在選擇出屋面牆面玻璃幕時提醒選擇low-e玻璃然後剩下的靠設備解決。最後貌似就是這樣決定的。遮陽這種基本的東西,我們著實掌握的不好,更糟的是,上世紀初期便宜能源和歐美相對較冷地區所塑造的建築美學的影響下,我們下意識的就認為遮陽結構是在破壞立面的簡潔。

內遮陽在一定程度上就是在外遮陽考慮不周時的替代做法,窗帘,百葉就可以算成是內遮陽。內遮陽減小了設計師設計外觀的壓力,但正如說外遮陽利弊提到的,內遮陽意味著陽光以及輻射是先穿過玻璃進入室內後再考慮的遮擋,在能耗上肯定會影響大一些(隨著材料進步,玻璃的隔熱能力越來越強,但內外遮陽畢竟有輻射總量上的不同)。對於現代建築,內遮陽成為使用者容易接近的裝置便於維護和控制,於是可以根據自己喜好調整內遮陽板來實現『適應性』的舒適。此外,室內得熱並不全然都是壞處(就像柯布那個畫表現的一樣),利用一些空間和結構劃分,室內得熱可以形成熱浮力的風拔效果,引導正確就可以保住室內實現熱舒適的合理分布。這些都是內遮陽的優點。

最後再跳出以上所說優缺點的框框,外遮陽不一定意味著深屋檐大結構,Porous
wall(多孔牆面)不是什麼高新技術,早在很多伊朗(乾熱),錫蘭(斯里蘭卡,濕熱)地區傳統建築中出現,當代也有不少有意思的作法(比如巴西這個:BT House / Studio Guilherme Torres)。這樣的外遮陽同樣可以做到不影響立面效果,與此同時副產品是便於通風。

另一方面,建築形體自遮陽也是可以考慮的,下面是Mario Cucinella在寧波諾丁漢做的CSET
Building的光影分析模型。這個扭曲的形體擁有遮陽上的意義。


內外遮陽歸根結底就是考慮遮陽,不存在二選一這種規定。大體便是如此,在我國氣候條件下,遮陽不應該被忽視,不節能不生態之外,也是建築師在讓渡自己的職責。就像我在什麼樣的建築可以稱作「綠色建築」?裡面說的,合理的篩選周邊條件做出合理的設計才是建築師的本事。


(多圖預警)
【總結】
可以同時用。
外遮陽:根據朝向有不同選擇(一般南邊用水平的,東西向用豎直與窗戶左右成角度的,總之垂直於光線就對了),合理設計可有效減少夏天進入室內的熱輻射,而在冬天獲取陽光的熱量減輕能耗(所謂的Passive Design,可是即使這樣貓本冬天不裝暖氣簡直要凍死...)
內遮陽:不能有效阻擋熱量(因為室內空氣已經被加熱了),優點是保證隱私性,心靜自然涼?

【外遮陽】
1. 屋檐
? 南向非常實用,但對東、西、北向不實用。
? 通過計算屋檐寬度可以在夏天阻擋熱量,又在冬天獲取熱量。

2. 懸臂 (Overhangs)
? 水平式遮陽,一般比屋檐長。
? 對南向很有效。
? 可以是實的,也可以設計成阻擋夏天的太陽而讓冬天的陽光進入的樣子。

3. 百葉窗
? 東西向非常好用(因為陽光從側面過來),冬暖夏涼。

(我們中間出現了一個學校(誤

(我們中間出現了一個學校(誤

4. 遮陽篷
? 主要對南向有效。夏天阻擋日晒,冬天收起篷子,吸收日光。
? 東面和西面也可能有用,取決於遮陽篷的長度和角度。

5. 卷閘門 (Security Shutters)
? 對於隔熱很有效,可是關上以後陽光也全被擋住了,窗戶白裝了...
? 冬天對保持室內溫度有一點用,因為創造了一層額外的空氣隔層。

6. 植被
? 落葉植物夏天有葉子,阻擋熱量;冬天沒葉子,增加陽光。
? 植被可以形成微氣候,使夏天更加涼爽。

【內遮陽】
百葉窗/ 窗帘
? 不能有效阻止室內溫度升高,因為熱量已經在窗帘遮住它之前進入室內了。
? 配合窗帘框的落地窗帘隔熱效果最好。因為它們形成了一個隔熱層(窗戶-空氣-窗帘-室內空氣)

【Remix!】
其實,很多建築立面上看似為了形式存在的形體也具有遮陽的功能。

Royal Children"s Hospital的立面裝飾在形成色彩變換的同時也扮演了如同百葉窗的角色。

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某校的一些樓樓,可以看到表面的凹凸變化既讓牆體不過於單調,也營造了夏日的蔭蔽。(雖然其實並不是全部都非常有效..形式或者功能上←w←(打

某校的一些樓樓,可以看到表面的凹凸變化既讓牆體不過於單調,也營造了夏日的蔭蔽。(雖然其實並不是全部都非常有效..形式或者功能上←w←(打

某校的商科斑點樓,靈感來源於樹蔭和鑽石戒指。low-E玻璃上的陶瓷斑點阻擋熱量進入,而「樹榦」如同豎直的遮光板。

某校的商科斑點樓,靈感來源於樹蔭和鑽石戒指。low-E玻璃上的陶瓷斑點阻擋熱量進入,而「樹榦」如同豎直的遮光板。

垂直花園,將植被種於立面,遮陽、保溫、美觀、綠色、環保、心情好...(presentation腔

垂直花園,將植被種於立面,遮陽、保溫、美觀、綠色、環保、心情好...(presentation腔

Reference:
ABPL20036 Environmental Building System, University of Melbourne, 2016
圖有點多...圖例是課上圖片翻譯的,照片有些來自課上,有些是在pinterest谷歌上找後拼起來的,太長就不列清單了..大家需要的話留言一下我找一找來源...(人生(再也不要APA(打


樓上答的很多。補充一點,用活動外百業,進行遮陽,很明顯會涼快的,因為外遮陽遮住的不但是陽光還有熱量,內部遮陽其實熱量是進屋的。切身體會。


利:外遮陽能夠很好的預防室外的太陽輻射和紫外線,保持室內舒適的溫度。
弊:外遮陽產品如果設計不好 會影響建築美觀。同時,外遮陽外遮陽設計需要很高的專業設計和產品安裝技術。


遮陽是為了解決日晒導致的室溫升高,熱舒適性降低,能耗增大的問題。內遮陽其實是沒太大作用的,太陽熱量已進入室內,只是在感覺上會好一點,所以外遮陽會有效的多。窗的作用主要是為了室內採光,遮陽在阻擋熱量的同時也阻擋了可見光的通過。可以考慮隔熱玻璃(low-t玻璃),既不影響可見光,也能阻擋紅外熱量。


對於這個問題,我們需要從兩個方面來講:太陽輻射與玻璃。
太陽輻射:能量主要分布在短波和可見光的光譜範圍,根據玻爾茲曼定律,輻射波長與溫度成反比,這就導致了太陽輻射照射到物體上,物體吸熱升溫,再輻射出長波輻射。
玻璃:玻璃有兩個特點:1.對長波輻射的透射率極低;2.玻璃的透過率隨入射角的增加而降低,在入射角0-70度時,透射率在0.8-0.6之間,當超過70度時,反射率大幅增加,透射率急劇降低在0-0.3。
搞清楚以上兩點之後,我們來說遮陽,遮陽的本質就是遮擋太陽直射輻射,採用外遮陽,外遮陽會受熱升溫,但其產生的長波輻射無法進入室內,可以有效減少建築供冷能耗;採用內遮陽,內遮陽會受熱升溫,發射長波輻射,這部分能量無法通過外窗向室外消散(原因見上述玻璃特性),會滯留在室內,形成空調的冷負荷,因此內遮陽不會明顯減少空調供冷能耗。
再來說一下水平固定外遮陽,這種只要用於南向外窗遮陽,現在很多項目都做這種水平外遮陽,其實沒什麼用,為什麼?夏季只要太陽高度角大於70度時,玻璃的透射率已經很低了,遮它還有啥用?全國夏季10-14點,太陽高度角就沒有低於70度的城市。
最後說一下垂直固定外遮陽,這種遮陽主要是用來遮擋東、西向高度角比較低的時候的太陽輻射,主要用在東、西向外窗,但是垂直遮陽與外牆夾角與出挑長度需要通過計算確定,其原則是外遮陽不可影響冬季的太陽直射輻射。
總結以上,做什麼遮陽,需要通過當地的逐時氣象參數分析確定,但有一點可以肯定---內遮陽沒有外遮陽節能效果好,只能啟到減少眩光的效果。


現在,有很多景區公園都採用不同尺寸的戶外遮陽帆來進行建築外遮陽。質保時間長達十年的Sail Shade World(http://shade-sails.cn/)定製遮陽帆,就可以吸收90%左右的紫外線,可以放置在露天泳池和露天茶座,帶來陰涼的閑暇時光。


內遮陽不要採用。達不到這樣目的


從空調負荷角度講,內遮陽並沒有減少夏季室內空調的冷負荷,因為內遮陽並沒有阻擋熱量進入室內,只是視覺上陰涼一些


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