建筑节能技术与建筑外立面设计

李庆红　吝鹏飞

摘 要：能源节约与建筑外立面设计普遮存在矛盾与统一的关系。本文通过技术层面分析了室外装修存在的不利因素，提出了改善外装饰能耗状况的途径与措施。

关键词：建筑节能；立面设计；联系；必要性

中图分类号：TU2 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）09-0059-02

1 建筑的能源消耗现状与节能技术运用的必要性

从建筑的发展史中可以看出，几千年以来建筑的外部形态及设计理念是随着科学技术的发展而不断更新的。而在科学技术突飞猛进的今天，随着能源问题的日益突出和生态环境的日益恶化，生态环保建筑、绿色建筑、可持续发展的理论已经深入人心。节能技术的不断产生与实际运用，在解决能源问题的同时，也给当代建筑的外部形态设计带来了新的挑战。

我国正处于城镇化和工业化快速发展时期，建筑能耗已成为我国国民经济的巨大负担之一。所以，我国在“可持续发展”思想的指导下，出台了相关的政策，虽然明确了建筑节能减排的任务，但实际情况并不乐观。许多节能建筑只注重技术的堆砌而忽略了形态设计，有些建筑只注重形式的表达，而忽略了节能技术的应用。所以，对节能技术和外形设计的整合是十分必要的。

2 建筑节能与建筑外立面设计的关系

建筑外立面设计目的不仅仅是为了减少风霜雨雪，及其他自然灾害对建筑物造成的结构层面的破坏，以及帮助减少空气中有害气体和紫外线进入室内对建筑物的使用造成影响，还要营造出建筑与环境、建筑与人的和谐关系。建造绿色建筑是为了更好地节约地球上日益减少的资源，实现可持续发展，节约能源除了要降低高耗能设备的使用率以外，高效而易用的建筑外立面造型设计，也是不可或缺的技术手段。从目前现有的建筑外立面设计手段来看，一味对装饰效果的高要求以及对装饰材料选择的盲目跟风，又从一定程度上制约着新技术对建筑节能的实际效果。节能技术能否且恰当运用于实际工程以适应建筑的实际情况，直接影响着节能建筑的节能减排效果。所以，建筑节能技术的运用与室外装饰效果之间的关系是相辅相成的。

3 影响建筑节能效果的主要设计因素

建筑外立面设计虽然不像建筑的结构设计那样关系着建筑物的结构安全和使用年限长短，但它将直接面对广大的使用者与非使用者，也是非常重要的。因此，立面设计效果的好与坏将直接影响到整个建筑给与人们的主观感受，涉及范围比较广，影响面积也比较大。而当立面设计这个老问题遇到兼顾绿色节能的新问题时，他们就有可能在多层次多方面产生矛盾与对立。

3.1 不利于节能的建筑立面设计

现代的装饰技术对材料本身的装饰性和经济性要求很高，一味的想要出效果低价位，但却忽略了立面设计对整个建筑的节能减排作用。其主要的设计弊病表现在，装饰材料选用不当，过分强调建筑物的通透性，而不顾及人的感受与周围环境能否和谐共处，从而导致室内的保温隔热性能急剧降低。例如，采用封闭空间或缺少必要的开窗，导致室内空气流通不畅，从而过分利用空调设备改善室内的热环境，这样不但增加了能源的消耗，还造成了室内空气质量的降低。其次表现在，过多的装饰构件突出于主体结构之外，而这些游离于主体之外的界面构件，多数为传热系数高、热容小的材料。这些部分的构造措施成败，直接决定了整个建筑的节能效果。还有一些建筑，设计人员简单的把方案的经济性可行性放在第一位去考虑，可想而知，其做法带来的后果，一定是各种装饰元素的简单堆砌，根本不考虑节能因素。

3.2 不利于节能的建筑物外立面造型

现代化集中的城市生活，人们几乎完全处于人工建造的环境基础之上。夏季空调降温、冬季采暖、采光照明系统、通讯系统、以及交通系统等，都给建筑节能带来了众多复杂的问题，这些问题日益加重了建筑的节能负担。时下流行的众多建筑立面设计手法如出一辙，几乎都是基于“光、薄、透”的设计手法延伸出来的，这些建筑有很多的共同点。例如，采用大面积的玻璃幕墙作为建筑的外围护结构，采光屋顶，玻璃中庭，住宅建筑中大量使用的落地玻璃窗等，无可厚非采用这些处理手法肯定会来视觉效果满足，但对能源的巨大浪费也是不可忽视的（见图1）。这种过分依赖玻璃等轻质透明材料的装饰手法并不是不能采用，相反我们要用，它确实为建筑的发展带来了一抹亮色，具有相当的时代感。但必须有建筑节能的理念以及强大的节能技术手段做技术支撑。离开这些技术支撑谈建筑风格是空谈，单独去追求感官的体验无视能源的浪费，无异于舍本逐末。

4 技术性节能措施在建筑立面设计中的运用

现代建筑立面设计要解决能源的过渡消耗问题，与来自技术的支持是分不开的。利用现代科学技术的最新成果建成的建筑物，对墙壁、门窗、屋面的保温进行有效的设计，既美化了建筑物的立面，又可以起到节约能源的作用。

4.1 外墻的保温技术措施

建筑物在投入使用后的耗能与围护结构的保温隔热性能有直接的关系，所以外墙的保温隔热举足轻重。外墙的保温体系是工业以及民用建筑实际工程当中主流的节能措施，大体包括外墙内保温、内外混合保温、外墙外保温。其中，外墙外保温要优于其他两种保温形式。外墙外保温，是将保温隔热体系置于外墙外侧，使建筑达到保温的施工方法。由于外保温是将保温隔热体系置于外墙外侧，就像给建筑物穿上了厚厚的棉衣，将建筑物所有的外墙和外露构建全部包裹在棉衣内，从而使主体结构所受温差作用大幅度下降，温度变形减小，有效阻断冷（热）桥，克服了内保温方法容易产生结露的缺陷，有利于结构寿命的延长。

4.2 外窗的保温技术措施

现代的建筑设计中，能耗最大的部分就是窗口的部分，而窗口的设计是可以改变整个建筑立面造型的设计，是相当重要和不可或缺的。大的窗户和成片的玻璃幕墙在现代建筑的外立面设计中已经成为一项重要的建筑元素。如何保证在保留时尚的建筑外装饰风格的前提下，不会增加建筑的能源消耗，是现在需要面对和解决的问题。

玻璃是非金属材料，虽然它的导热系数很小。但幕墙采用的玻璃比较薄，一般选用6～8mm。其自身热阻R非常小，因其与室外接触面积很大，导热作用对室内温度的影响还是很大的。采用LOW-E中空玻璃是一个有效地方法。辐射对幕墙的影响主要表现在白天外界热量对室内的辐射和夜晚室内热量向外界的辐射。LOW-E中空玻璃，它既将白天的太阳热能传递到室内，又可在夜晚阻止室内热量向外散发，提高房间的保温性能。

4.3 传统方式的技术革新

众所周知，在冬天只要打开朝阳的窗户，阳光便可透过窗户进人室内，从而可以简单的实现太阳能的利用。但是在炎热的夏季，太阳的辐射明显增强，不利于人们在室内的生产生活。新型的百叶窗遮阳系统解决了这个难题，这套系统可以根据每日太阳高度角的变化来主动的进行反射与投影，实现了不同程度遮光或透光，但又不遮挡视线。具有多种调节功能的外挂式遮阳构件，具有阻挡南面强烈的阳光，将北侧的均匀漫射光反射入室内以及导风入室内的功能。另外，这套系统的遮阳板还可以用太阳能电池板取代，既起到遮阳作用，还可以将太阳能转化为电能和热能补充建筑自身的能源消耗。很多当代建筑大师的经典建筑中都有遮阳的身影，可见遮阳设计在建筑立面处理中的历史地位。随着建筑技术日臻成熟，建筑遮阳系统呈现新的发展趋势。

4.4 水循环系统与植被覆盖系统与建筑立面结合

随着建筑技术发展，电脑辅助设计水平极大的提高，一些新型的设计手段跨技术的把水与植物引入建筑，丰富了建筑立面形式，将绿色环保概念完整的呈现出来。

流水与立面结合，既是将水流放置在建筑的外表皮将流水的动态和建筑本身的通透与轻盈显示出来，同时达到节能作用。

植被覆盖系统与建筑立面结合，将夯土或培养液放置在建筑立面上，将绿色植物种植其中达到节能效果（见图2）。

作为建筑本身，设计手法的多样也决定其技术运用到丰富性，只有将多种技术复合使用才能将其节能环保效率以及建筑立面效果达到最佳。

综上所述，建筑的外立面节能措施在整个建筑的节能中占有相当大的比重，建筑立面的节能设计好坏直接影响到整个建筑节能计划的充分实现。当我们站在建筑节能的角度去面对建筑立面设计时，会发现这个领域值得去认真探索，且研究空间是非常广阔的。准确地了解装饰材料的性能并且正确的使用装饰材料，以及多变且灵活和合理的外观设计，可以设计出一個低功耗模式下的建筑，也可以创造出国家倡导的低碳社会模式。这是建筑节能和建筑物立面设计的最终统一和终极目标。纯粹的高科技节能技术或节能建筑设计元素的简单叠加是不能单独生存的。以上4个方面，并不算完善，还需要在实践中摸索出更多更好地新技术来辅助建筑外立面的节能设计，尝试建立全面整合的、系统的、以节能为导向的建筑设计方法，因地制宜，更加有效地提高建筑物的能源利用效率，使中国的建筑在能源利方面走向良性循环的轨道。当代建筑师面对当今的能源挑战必须做出积极地应答，建筑节能与建筑设计的结合是必然之路，将会引领建筑发展的新潮流。

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