建筑立面对建筑节能的影响

彭忠军

(西南交通大学建筑学院，四川成都610031)

1 建筑能耗不断增大

建筑的发展情况在一定程度上反映着一个国家或地区的经济发展情况，在此意义上，建筑可以说是一个地区的经济晴雨表。建筑的需求量正随着人们生活水平的不断改善而增大。同时，人们对建筑提供给的服务质量的追求也在变化，人们对建筑的要求不再仅仅停留在满足生产、生活所必须的基础要求层面上，转而开始追求通过建筑来改善现有的生产、生活状态和水平。

众所周知，建筑的建造和运行，将消耗大量的能源。随着建筑需求量的增加和人们对建筑室内环境追求的提高，建筑在建造和运行上消耗的能源越来越大。建筑能耗一直处于能源消耗的领先位置，以欧盟为例，建筑业约占总能耗的40 %，产生近40 %的二氧化碳[1]。发达国家尚且如此，发展中国家更应该在建筑业坚持可持续发展的道路。

2 建筑节能

从20世纪70年代世界范围的能源危机开始，人们开始意识到了快速工业化给人类带来的不止是财富和生活质量的提高，更带来无穷无尽的灾难：气候变暖、资源耗费严重、环境污染加剧等等，这些问题将对我们后续的发展产生致命的打击。

对建筑业而言，巨大的能源消耗，同样意味着发展的局限性和不可持续性。建筑节能开始在建筑业中被大家接受，并不断地发展，从最初的“在建筑中节约能源”(energy saving in buildings)到“在建筑中保持能源”(energy conservation in buildings)，再到现阶段的“在建筑中提高能源的利用率”(energy efficiency in buildings)，人们不断对建筑节能有更新的，更深刻的认识。

建筑节能是以满足建筑室内适宜的热环境和提高人民的居住水平，通过建筑规划设计、建筑单体设计及对建筑设备采取综合节能措施(包括选用能效比较高的设备与系统，使其高效运行)，不断提高能源的利用效率，充分利用可再生能源，以使建筑能耗达到最小化所需采取的科学和技术手段。做好建筑节能工作，可以改善大气环境、改善建筑室内热环境，有助于国民经济可持续发展，并成为国民经济新的增长点。

3 建筑立面设计与建筑节能

建筑节能对我们有重要意义，建筑节能工作也应该贯穿于整个建筑活动中。从建筑场地选择、建筑设计、建筑建造、建筑运行到建筑拆除，都应该注重节能。对于建筑师或从事建筑设计相关工作的人来说也应该在各个环节中对建筑节能给予充分的考虑。

而在实际工程中，在建筑设计阶段，通常只是对设计的建筑，对照各节能设计规范或使用某种节能设计软件对建筑节能效果进行模拟。最后导致的结果是设计的建筑虽然满足了各个节能设计规范，但很可能不是节能的最佳方案，对进一步提高建筑的节能效率没有积极作用。

尤其，在建筑立面设计中，人们对建筑立面呈现给我们的视觉、美观方面的关注很多，但对其是否对建筑节能效率有影响并不关注。在这层意义上，建筑立面更多的只是为满足感观上的需求。建筑立面应该在提供给建筑使用者良好感观的同时，提供给他们更好的建筑室内环境。

4 建筑立面元素对建筑节能的影响

构成建筑立面的元素，主要有窗、遮阳构件、阳台、附属设施等。

4.1 窗对建筑节能的影响

窗是塑造建筑立面个性的重要元素，同时也是影响建筑节能效率的重要因素。按窗与外墙的位置关系，通常可将建筑开窗方式分为凸窗和平窗。凸窗即飘窗，是在外墙开口处的上部与下部用钢筋混凝土板挑出，然后在挑出的板边缘安装窗户的开窗方式。而平窗，则是直接在外墙开口处安装窗户的建筑开窗方式。

两种方式在立面效果表达上有优有劣。凸窗可以通过控制出挑板的长度和形状，利用突出墙体的部分产生的阴影，在建筑立面上产生强烈的层次感；并且在设计凸窗时，通常将凸窗的窗台降低，以满足使用者在观景等活动时能有更好的体验，同时在建筑立面的水平方向上与其他开窗方式对比中产生变化；而平窗则多给人呆板、缺少变化的感觉。另一方面，凸窗较平窗增大了建筑外围护结构与室外环境的接触面，会导致建筑的窗墙面积比和体形系数的增大；同时上下挑出的混凝土板不利于外保温施工，极易产生冷桥；还有，凸窗并不利于大进深空间的自然采光，会增大建筑采光消耗的能源。而平窗自身的热工性能较凸窗较好，对建筑整体的热工性能影响也较小；同时不对大进深空间的自然采光造成影响(图1)。

图1 凸窗构造及凸窗采光示意

凸窗在立面效果表达上的优势，使它倍受建筑设计者和使用者推崇，甚至导致了滥用凸窗的行为，如在采光本就不佳的北向空间使用凸窗等。而平窗在建筑立面效果表达上的短板，却可以通过设计手法加以改善，如在高层住宅建筑的立面上，通过改变窗户的位置或形状，同样可以改变呆板的立面感受。

4.2 遮阳构件对建筑节能的影响

建筑遮阳作为改善建筑室内环境的的重要措施，在建筑中大量使用。而遮阳构件同样会影响建筑立面效果。

窗户的遮阳构件通常是在窗过梁下部出挑混凝土板的形式来形成水平遮阳。其与窗过梁交接的部位如没做好保温处理，极易产生冷桥，从而降低建筑整体的热工性能。同时，混凝土板在受到阳光的照射后，会加热板下部的空气，而这部分热空气由于受到板的阻挡，不易散去，它会加热临近的玻璃窗户，使室内温度升高(图2)。

图2 水平遮阳百叶构造示意

在低层建筑中，可采用可调节的百叶作为水平遮阳构件。采用螺栓将百叶固定在窗过梁上，可在尽量小的破坏保温层的情况下，减少产生冷桥的可能。同时，由于百叶的透气性，百叶下方的热空气可通过叶片间的空隙自然排走，不会在窗户旁堆积。再有，百叶的可调节性，使其在夏季可以作为遮阳构件，降低室内的空调能耗；在冬季可通过调节叶片角度，让太阳辐射进入室内，降低室内的采暖能耗。而水平遮阳采用百叶，也比采用混凝土板更加轻盈，更能给建筑立面带来生气。而在高层建筑的水平遮阳上，考虑到风的作用，为保证安全不宜采用悬臂类的外置构件。如果需要设置室外构件时，也应该以安全的轻质构件为主，如穿孔的金属挡板、轻质固定百叶等，且具有很好的抗风性能[2]。

对于大面积的玻璃幕墙的遮阳或东西向墙体的遮阳，则可以充分地将建筑立面设计与遮阳构件的设计结合起来。例如，通过在建筑外墙上设置格栅，来达到为墙体遮阳的效果。同时通过格栅方向、稀疏等的变化，来产生韵律和对比等效果。

4.3 阳台对建筑节能的影响

阳台是居室里的室外空间，也是建筑外观设计的重要语言，它可增加建筑立面的虚实对比和阴影变化，达到丰富建筑立面的效果。同时，阳台也具有遮阳作用，对建筑节能也具有相当的作用。并且，阳台作为建筑室内与室外环境的过渡区域，可以很好地减弱室外环境对室内环境的影响。

然而在实际中，建筑用户为了获得更大的室内使用空间，常常盲目的将阳台封闭，舍弃了阳台作为室内外环境缓冲器的作用。例如，在夏热冬冷地区的成都，如果将阳台封闭，原有阳台地遮阳效果和缓冲效果消失了，室外辐射能量通过封闭阳台的玻璃进入室内，使室内形成一个温室，造成室内温度升高，室内热舒适度下降。这时候用户通常的做法是再在封闭的阳台外加设遮阳措施，而用户自发加设的遮阳设施颜色、种类各异，使整个立面进一步变得杂乱无章。

在进行阳台设计时，应充分突出阳台的实用功能，通过阳台多变的空间形式吸引住户保留阳台，尽量降低其将阳台封闭的可能。同时也可预先在阳台边缘设置遮阳构件，在用户将阳台封闭作为室内空间使用时，不用自行添加遮阳设施即可达到较好的室内热舒适度。这样在尽可能满足住户对空间再设计的愿望的同时，减少其对建筑立面和建筑室内热环境的影响。

4.4 其他附属设施对建筑节能的影响

除以上列举的几项建筑立面元素对建筑节能效果有巨大影响外，还有很多设计元素和建筑节能效果息息相关，如建筑立面线条、空调板、太阳能光电板等构造、设施。

(1)建筑立面线条。 建筑立面线条可以将建筑立面分割成多个区域，以突出不同区域的不同特点或功能，而突出墙面的线条相较于用颜色区分的线条能起到更好的效果。然而，突出墙面的线条会增加建筑外墙外保温的施工难度，容 加权因素比较法来对几种方案做出方案评优。整个过程都是在一种逻辑推演的思路下进行的，很好的解决了各个设施系统间的复杂关系。

[1] 高凤莲，舒良友. 物流学概论[M]. 中国矿业大学出版社，2006:18-22

[2] 李艳军. 美国农产品物流发展对我国的启示[D]. 河北师范大学，2009

[3] 方庆琯. 物流系统设施与设备[M]. 北京：清华大学出版社，2008

[4] 高举红，王谦. 物流系统规划与设计[M]. 北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社，2009：16-19

[5] (美)汤姆金斯(Tompkins. J.) 设施规划(Facilities Planning)[M]. 伊俊敏，袁海波，译.北京：机械工业出版社,2007:3

[6] 理查德·缪瑟. 系统布置设计[M]. 北京：机械工业出版社，1998:45-46

[7] 马汉武. 设施规划与物流系统设计[M]. 北京：高等教育出版社，2005:87

[8] 方庆琯，王转. 现代物流设施与规划[M]. 北京：机械工业出版社，2009：170