以夏热冬冷地区为例谈“大玻璃”建筑设计

沈佳峰 饶晓晓* 陈吉利 李 姝 项桂飞 赵秦枫

(浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江 临安 311300)

以夏热冬冷地区为例谈“大玻璃”建筑设计

沈佳峰 饶晓晓* 陈吉利 李 姝 项桂飞 赵秦枫

(浙江农林大学风景园林与建筑学院，浙江 临安 311300)

结合玻璃幕墙在热工性能方面的特点，对其在节能方面存在的缺陷作了论述，并从结构、材质、遮阳、绿化等方面探讨了玻璃幕墙建筑的节能措施，以寻求出玻璃幕墙建筑节能与表现力之间的平衡点。

玻璃幕墙，建筑节能，建筑绿化，遮阳技术

玻璃幕墙是指由支承结构体系与玻璃组成的、相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构受力的建筑外围护或装饰结构，而“大玻璃”建筑就是大面积使用玻璃幕墙的建筑。奥森先生曾说过：“语言只是一种表现形式，真正的精华是无法用语言来表达的[1]。”建筑也与之相似，墙体只是形式，建筑的本质在于空间。换言之建筑设计即是通过使用不同的材质运用多种围合方式来进行空间设计。那么“墙”的材质、围合方式的改变都会使空间产生相应变化。玻璃幕墙的出现正是“墙”的一种革命性改变，大面积通透的玻璃与实墙形成强烈的虚实对比可达到更好的视觉效果。

但事物皆有双面性，玻璃幕墙在应用中具有良好的通透性和表现力的同时也存在着较大的能源消耗问题。从热工性能角度来看，玻璃及连接玻璃的金属框架的导热系数均较高，导致能源消耗较为严重，加剧了温室效应、热岛效应。基于上述特点，“大玻璃”建筑在夏热冬冷地区的应用具有一定的局限性，因为夏热冬冷地区的建筑需要达到夏季隔热与冬季保暖之间的平衡。建筑与纯粹的艺术品不同，设计师在兼顾人文、环境、历史文化等因素的同时要展现建筑的艺术效果，并且需充分考虑建筑适用性及其对环境造成的影响。为使玻璃幕墙建筑在得到良好表现力的同时也兼顾节能问题，建筑师们从结构、材质、遮阳、绿化等角度展开了探索并采取了相应的措施，以下就各类措施进行简要的分析。

1 玻璃幕墙结构及玻璃材料

玻璃幕墙结构技术的进步对寻找建筑节能与建筑表现力之间的平衡点有所帮助。现今普遍使用的玻璃幕墙结构设计方式主要分为四种：1)框架支撑；2)全玻璃幕墙；3)点支式玻璃幕墙；4)呼吸式玻璃幕墙[2]。全玻璃幕墙和点支式玻璃幕墙有异曲同工之处，两者皆摒弃了框架支撑所用的“热桥”——金属条，玻璃成了热量散失的主要媒介，因此改善所用玻璃的隔热性能便能达到较好的节能效果。众多的新型玻璃因此应运而生，有热反射镀膜玻璃、着色玻璃、真空玻璃等，在节能和表现力方面都有不凡的效果。

以杭州市市民中心为例(见图1)，结构上采用了外呼吸式宽通道双层玻璃幕墙系统。呼吸式玻璃幕墙由内外两层玻璃幕墙组成，与传统幕墙相比，它最大的特点是在内外两层幕墙之间形成一个通风换气层，由于此换气层中空气的流通与循环，使内层幕墙的温度接近室内温度。它不仅改善了建筑物的隔热、遮阳、通风和采光性能，且其外形通透，有着良好的立面效果[3]。玻璃幕墙的曲线给人以亲和感，同时幕墙映射着周围的建筑与环境，使整个立面变得更加生趣盎然。

杭州万象城的玻璃幕墙采用了多种不同种类的玻璃(见图2)，中空玻璃与夹层玻璃是主要的两种。这两种玻璃的节能效果类似，通过玻璃内部填充气体来达到节能保温的效果。其采用的曲线玻璃幕墙，以磨砂玻璃为基底，反光玻璃镶嵌其中，产生了强烈的对比效果。弧形的玻璃幕墙搭配雕花的长条磨砂玻璃形成了百叶窗的视觉效果。

2 玻璃幕墙建筑绿化

植被一直作为一种装饰,广泛应用于建筑的环境塑造中。而绿化与玻璃幕墙结合能有效拓展绿色空间，提高城市绿化面积。在建筑上覆盖植被在一定程度上能减轻能耗以达到节能的目的，并将建筑充分融入到自然环境中，丰富城市景观。与此同时，植物有柔化建筑外形的效果，在公共空间中可以消减建筑群所产生的压迫感，使城市空间环境富有生命力和亲和感。建筑绿化与玻璃幕墙结合的方式主要有:1)水平绿化；2)垂直绿化；3)绿墙。

水平绿化是指在玻璃幕墙的不同水平间距之间实施大面积的绿化[4]。竖直玻璃幕墙绿化则是把每一玻璃块之间的竖直位置加宽，成为绿色玻璃带，种植垂直植物(如爬山虎等)。意大利米兰垂直森林项目就利用了水平绿化与竖直绿化两种手段(见图3)，将植被错落地种植在每层建筑的阳台以及建筑屋顶等处。绿化可季节性变化，因此建筑的外观也随之改变，使得建筑物更像一个生命体。夏季茂盛的树叶可以遮挡直射的阳光，使室内温度下降；冬季叶片脱落则阳光直射室内，有效改善室内热环境。

屋顶绿化是将建筑屋顶覆盖植被，和水平绿化、竖直绿化相比，其最大程度的保留了玻璃幕墙的通透性与轻盈感。除此之外，它能保持建筑冬暖夏凉，节约能源消耗，是当今较为常用的建筑绿化手段。位于杭州的杭帮菜博物馆就使用了屋顶绿化(见图4)。其基于尊重自然的立场，以折板屋顶形式削弱建筑体量，以虚实体块穿插形成聚落感，以绿色遮阳立面格栅和植草屋顶将建筑真正融入湿地环境之中。屋顶的草皮可以缓和建筑表面极端温度的变化，减少辐射，达到降低夏季室内温度的效果(可降低2 ℃～4 ℃)。在寒冷的冬季，屋顶绿化还可以形成保温层，达到良好的节能效果。

3 玻璃幕墙遮阳技术

最大限度地减少玻璃幕墙建筑的阳光直射可避免室内过热，因此在玻璃幕墙上设置遮阳系统也是有效的节能措施，其方式大致分为四种：1)彩釉玻璃遮阳;2)不锈钢管遮阳;3)遮阳帘;4)遮阳板(百叶)[5]。遮阳设施建造成本较低，施工较容易，在经过设计后也可成为建筑的一种点缀，在增强建筑表现力方面也起到一定作用。多样化的遮阳设施可为玻璃幕墙建筑的立面增添些许趣味，一定程度上改变了玻璃幕墙建筑千篇一律的外观。下面以杭州支付宝大厦(如图5所示)和ING集团大楼为例(如图6所示)介绍遮阳措施在实际建造中的运用。

杭州支付宝大厦将建筑遮阳与立面设计完美地结合在一起。建筑朝西、朝南的沿街外向界面采用了磨砂玻璃与透明印花玻璃的组合，内向界面采用石材与玻璃幕墙相结合，既符合朝向要求又形成不同“立面表情”。透过幕墙所看到的常规窗间墙不仅能改善室内环境，同时又构筑了生动的室内外视觉效果。遮阳百叶在立面上的排布形成了一定的节奏与韵律感，活跃了建筑的外立面，整个建筑宛如“白玉”，表达了杭州的江南气质。同时遮阳百叶与磨砂玻璃的结合减少了进入室内的阳光照射，起到一定的隔热作用，从而缓解夏季能源消耗。

法国ING集团大楼，它与支付宝大厦的共同点是将遮阳与立面设计相结合，但它所用的遮阳方式和立面效果与支付宝大厦有着较大的区别。随着人们的活动及建筑使用状态的不同，遮阳帘时而打开时而封闭，建筑的立面形式也随之发生变化。相比杭州支付宝大厦，其节能方式与立面的结合显得更加灵活多变。

综上所述，通过对玻璃幕墙结构方式的设计，玻璃材质的选取，以及在玻璃幕墙上设置遮阳系统与建筑绿化等措施，均可在兼顾建筑节能的同时形成较为丰富的建筑立面效果，使建筑具有良好的表现力。玻璃幕墙建筑的良好表现力使其具有广泛的应用，而“绿色”“可持续”的建筑设计发展方向对建筑节能提出了较高的要求，本文对夏热冬冷地区建筑节能和表现力的结合进行了一定的探索，希望能够给当下的建筑设计与实践带来一定的借鉴意义。

[1] 杨 敏，井玉重.浅析什么是建筑设计的本质.建筑工程技术与设计,2013(1)：36.

[2] 谢士涛.节能型建筑幕墙的构造设计.中国幕墙网,2005(12)：46.

[3] 潘发俊，张家宝.双层呼吸幕墙在杭州市市民中心工程中的应用.水利水电快报，2008(6)：29-30.

[4] 马继霞，孙吉慧.浅谈现代玻璃幕墙建筑领略生态化技术革命.现代营销(学苑版),2011(2)：96.

[5] 赵西安.玻璃幕墙的遮阳技术.建筑技术，2003(2)：34-42.

[6] 欧灿坤.浅谈建筑与绿化相互作用及其功能的体现.广东科技，2009(4)：210.

[7] 吕在学.玻璃幕墙的构造和节能技术探讨.南京：东南大学硕士学位论文,2009：6-19.

[8] 饶晓晓.谈夏热冬冷地区建筑节能措施和表现力的结合.山西建筑，2009，35(35)：235-236.

Research on “large glass” architectural design taking the hot summer and cold winter area as an example

Shen Jiafeng Rao Xiaoxiao* Chen Jili Li Shu Xiang Guifei Zhao Qinfeng

(LandscapeandArchitectureCollege,ZhejiangAgriculture&ForestryUniversity,Lin’an311300,China)

In view of the hot spots of glass curtain wall in thermal performance, this paper researched the existing defects in its energy conservation aspects, and from the structure, material, sunshade, green glass and other aspects discussed the energy conservation measures of glass curtain wall building, in order to seek the balance points of glass curtain wall building energy efficiency and expression.

glass curtain wall, building energy conservation, construction afforestation, shading technology

1009-6825(2015)33-0032-03

2015-09-20

沈佳峰(1993- )，男，在读本科生

饶晓晓(1981- )，女，讲师

TU227

A