文／国家住宅与居住环境工程技术研究中心仲继寿
北京高柏斯机械制造有限责任公司金跃利通过分析目前国内常用的建筑外遮阳产品特性及其对室内健康环境的影响，提出了开发可适应各种室外环境的户外移动百叶窗的产品理念。中试试验表明，通过专利拉紧装置、专利铰链装置和传动机构，可以实现百叶窗的抗台风和稳定移动等安全性能，从而达到夏季建筑遮阳与通风采光一体化，冬季引阳与保护私密相协调，平常保温隔热与防盗安全一体化的建筑围护性能，为建筑师提供了一种基于立面丰富、建筑节能和室内环境健康理念的建筑创造思路。
1研究背景
2011年8月《北京市“十二五”时期民用建筑节能规划》正式出台，提出“强制推广建筑遮阳制品和太阳能光热系统”，实施“3500万m2绿色建筑工程、1500万m2住宅产业化示范工程和6000万m2城镇居住建筑和普通公共建筑节能改造工程。”2012年6月，太阳能光热系统强制应用细则出台。
2012年2月，上海市为实现“十二五”规划建筑节能改造1000万m2，实施既有建筑节能门窗，加装遮阳设施1500万m2，发布了《上海市建筑遮阳推广技术目录（第一批）》。2012年，对400万m2的既有居住建筑和既有公共建筑实施遮阳改造，对改造建筑按窗面积补贴150—250元/m2。
江苏是建筑外遮阳推广应用最为深入的省份，也是我国目前唯一一个强制性推广建筑外遮阳的省份。先后颁布实施了《江苏省居住建筑热环境和节能设计标准》DB32/J71-2008、《建筑外遮阳工程技术规程》DBJ32/J123-2011、《建筑外遮阳工程质量验收规程》DBJ32/TJ88-2009、《建筑外遮阳》苏J33-2008，并于2008年9月17日出台了《关于加强建筑节能门窗和外遮阳应用管理工作的通知》，2010年11月24日出台《关于进一步加强建筑节能门窗和外遮阳应用管理工作的通知》，将建筑外遮阳实施旋工作情况列入专项检查内容之一，形成了涵盖设计、审图、工程建设、验收等环节的闭合管理体系，进一步加大了建筑外遮阳的推广应用力度和推广认定管理工作。目前福建、广东、四川等地也将出台建筑外遮阳相关政策。
显然，在建筑节能工程中优先选用建筑外遮阳等经济合理的节能技术措施，充分利用建筑外遮阳技术改善建筑物室内光热环境，将极大地降低建筑运行能耗，提高室内环境的健康性能，包括湿热环境、采光环境、通风环境、视野环境、安全环境和空气质量，提高居住环境质量和办公环境工作效率。
不同的建筑外遮阳设施适用于不同的建筑高度，主要建筑外遮阳形式的适用建筑类型如表1所示。中间遮阳包括置于双层窗户、呼吸幕墙中间的移动遮阳设施和置于中空玻璃内的遮阳设施。
各种建筑外遮阳设施如图1所示，在室内环境、抗风安全、维护保养、使用寿命等方面的优劣比较如表2所示。
在《上海市建筑遮阳推广技术目录（第一批）》中，建筑外遮阳产品包括建筑用外遮阳金属百叶帘、建筑用外遮阳软卷帘、建筑用外遮阳金属硬卷帘、建筑用内置百叶中空玻璃和建筑硬卷帘一体化窗五类。目前只有建筑用内置百叶中空玻璃和建筑硬卷帘一体化窗可用于高层建筑和恶劣气候环境。因此，开发可用于高层建筑和恶劣气候环境（如台风、风切变和高层建筑风）的建筑外遮阳产品，使其具有更高的安全性能和操控性能、与建筑外围护结构同寿命、维修简易等性能，既符合国家建筑节能的要求，也是建筑外遮阳产品市场的迫切需求。
2技术现状
2.1建筑外遮阳产品类型及其对室内环境的影响
2.1.1机翼形百叶遮阳板和遮阳格栅
百叶角度固定或可调整，但百叶不能收起，可适用于高层公共建筑和台风地区。由于百叶不能收起，所以会影响室外的景观视野；由于大部分百叶类产品不能转向，所以会阻挡冬季太阳辐射进入室内，影响了除温和地区以外气候区域的冬季被动采暧的效果，降低了太阳能对建筑的积极作用。
2.1.2铝合金百叶帘和织物卷帘、遮阳篷、曲臂遮阳篷
铝合金百叶帘和织物卷帘、遮阳篷、曲臂遮阳篷帘（篷）可收起，但不能用于高层建筑。需配有风、光、雨感应控制装置，当室外气象条件发生较大变化时，百叶帘或帘布必须能够及时收回卷帘盒中，避免大风、大雨、沙尘等对遮阳系统的破坏。
2.1.3户外铝合金卷帘窗
户外铝合金卷帘窗可应用于高层建筑。但由于光线调节能力有限，影响室内天然采光和室外景观视野；由于可通风面积很小，影响了建筑自然通风效果，降低了建筑被动式通风降温的效果。
2.1.4户外移动百叶窗
户外移动百叶窗的百叶角度可调节，百叶可收起。由于其可调节室内光线和景观视野，并具有通风、隔热、保温功能，是目前适应建筑节能和建筑遮阳一体化要求最好的建筑外遮阳类型。由于驱动导向装置中采用软绳，导轨仅起限制方向和限制位置的作用，因此，一般不能抗击台风等恶劣气候条件。
2.2户外移动百叶窗的基本要求
户外移动百叶窗由于设置在室外，所以必须要能适应各种可能的恶劣气象条件，包括台风、暴雨、沙尘、冰雹以及积雪、冰凌等，同时还要考虑外部偶然条件的影响，如防盗、防火、防雷以及误操作等。
2.3现有户外移动百叶窗的不足
1)抗风能力不足，影响移动外遮阳的应用范围 现有户外移动百叶窗通过百叶重力或底杆配重实现百叶的展开过程和转向功能，百叶之间以及百叶与驱动机构之间通过金属绳或强度较弱的连接结构连接，连接强度较弱，百叶本身几乎为不受约束的自由体。百叶展开后，如果克服百叶重力或底杆配重就能改变百叶的展开和转向的角度。因此，当刮风或人为干扰时，都可以通过克服百叶重力或底杆配重改变百叶的展开和转向角度，存在很大的安全隐患，不能适应高层建筑、台风地区和气象条件变化频繁地区的使用要求。
2)使用寿命相对较短，不能与建筑外门窗同寿命如果破坏连接百叶之间以及百叶与驱动机构之间的金属绳，就可以轻易破坏整个户外移动百叶窗，因此，现有户外移动百叶窗存在易损坏和不防盗的问题。而且，百叶之间以及百叶与驱动机构之间的连接强度较弱决定了其使用寿命较短，维护更新成本高。
3)百叶调整角度小，不能清洗，无冬季引阳功能现有户外移动百叶窗百叶是靠重力调整转向角度，转向角度只能在0～90°，不能反向调整，调整范围较小，不能兼顾冬季人们想让温暖的阳光进人室内又想保护私密的使用需求。
4)只适合水平安装，不能适应东西立面、斜屋顶、采光顶和弧形墙面现有户外移动百叶窗通过百叶重力或底杆配重实现百叶的展开和转向功能，安装方向不能偏离百叶重力方向，只能竖向安装，限制了户外移动百叶窗的使用和安装范围。
5)百叶连接强度低．不能抵抗台风等现有户外移动百叶窗的拉紧装置只适用于百叶转动的情况，不适用于百叶上下移动，对于上下移动的户外移动百叶窗无法实现百叶拉紧，影响了百叶的强度。
6)不能满足安全防盗的要求。
3新型户外移动遮阳百叶窗开发研究
3.1健康性能需求
1)光热性能在夏热冬冷、夏热冬暧、严寒和寒冷地区，夏季提供遮阳，冬季日照充足，晴天防止眩光，阴天可天然采光，夜间保温隔热。
2)通风性能遮阳不影响通风，引阳不影响私密。
3)安全性能设施能抗台风，构造简单耐用，维护便捷安全，与外门窗同寿命，可安全防盗。
显然，目前建筑外遮阳产品还不能完全满足上述基本要求，而且些功能在常用建筑外遮阳产品上还是矛盾的。
3.2产品定位
一种可应用于高层建筑、高端住宅和幕墙建筑，能适应恶劣气候环境的建筑外遮阳产品。
3.3功能定位
一种新型户外移动遮阳百叶窗，其百叶可移动、旋转和闭合，具有夏季遮阳、冬季引阳、保温隔热、私密保护、安全防盗、维护便捷、与建筑外门窗同寿命等功能。适合新建建筑和既有建筑改造，可与建筑外围护结构结合实现隐框安装。
3.4主要性能
1)百叶可展开、收起和闭合。
2)百叶转动角度0-156°，适用于冬季引阳、夏季遮阳和叶片室内清洗；
3)适合立面、坡屋面和采光顶等各种部位安装，可水平、垂宜和倾斜安装，安装方向不受百叶重力影响。
4)采用铝合金和工程塑料等材料制造，所有运行动作为干式运行，除电机和电路板外，设施免维护。
5)除电机、遥控器和接收器外，百叶窗使用寿命与外门窗同寿命。
6)百叶窗构造可完全遮蔽光线，保护室内私密。
7)百叶窗闭合后满足安全防盗要求。
8)可与气象环境传感器连接，大风、大雨情况下自动闭合。
9)可与消防联动，消防情况下自动收起。
10)具有手动和电机驱动百叶移动和转向两款产品。
11)可选择百叶向下移动时遇阻停止功能。
12)百叶动作可实现群控。
13)可选装太阳能发电百叶。
14)安装和维护简便。
3.5核心技术
移动外遮阳设施的核心技术已申报国家发明专利和国际专利保密，其核心技术如下。
1)专利拉紧装置保证百叶在受台风等恶劣环境影响时百叶张拉力持续有效，实现百叶窗的抗风性能。
2)专利铰链装置实现百叶平移和转动的稳定性能。
3)专利机构实现百叶窗防盗的安全性能。
3.6技术参数
3.6.1外观尺寸与颜色
叶片宽度为150mm时，侧轨厚度120mm，宽度50mm，叶片长度1000～3600mm;叶片宽度为120mm时，侧轨厚度120mm，宽度50mm，叶片长度1000～2400mm；叶片宽度为85mm时，侧轨厚度81mm，宽度45mm，叶片长度1000～1500mmo安装方式和叶片颜色可根据工程要求实现定制化生产。
3.6.2驱动方式
电机驱动时，正常使用条件下，25W/220V管状电机2台，控制器与接收器12V;停电情况下，自动切换到消防电源（公共建筑）或连接蓄电池备用电源。
3.6.3检测结果
中试产品经国家建筑工程质量监督检验中心检测，达到如下指标：①抗风压检测 1000Pa无损坏且能继续正常使用；②寿命检测 运行40000次无损坏且能继续正常使用。
图2为既有建筑改造示范工程，采用洞口安装方式。
4结语
目前新产品已进入规模生产，适合曲面建筑遮阳、幕墙连续遮阳的产品也已完成研发。建筑外遮阳不仅能为使用者提供室内健康环境，为国家建筑节能减排做出巨大贡献，还能为建筑师提供一种立面肌理更加丰富的建筑创造思路。
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参考文献：
[1]南京市建筑设计研究院有限责任公司，江苏省建筑科学研究院有限公司DG，32/J123-2011建筑外遮阳I程技术规程[s]北京：中国建筑工业出版社，2011．
仲继寿，国家住宅与居住环境工程技术研究中心主任，教授级高级工程师
金跃利，北京高柏斯机械制造有限责任公司总经理