大空间建筑外观的节能与设计分析探索构架

邵耀东

（山东圣凯建筑设计咨询有限公司，山东 烟台 264000）

建筑行业是我国传统的资源消耗性行业，随着节能环保观念在全社会各个领域的深入，建筑行业也需要更加积极地采取节能环保措施。而在建筑外观的设计中，设计人员应充分了解施工区域的环境条件，并根据建筑工程的使用功能及要求来确定其朝向以及布局结果，合理选择建筑外观形式，并积极采用新型节能环保材料以及先进的技术工艺，提高建筑外墙等外围结构的隔热保温功能，并将其与外观的装饰美化设计有机地整合成一个整体，从而实现节能减排效果，减少对资源的消耗。

1 大空间建筑朝向以及外观形式的节能设计

为了提高大空间建筑的节能效果，在设计中应选择南北朝向，其原因在于与东西朝向相比，采用南北朝向具有更小的冷负荷。以4∶1长宽比的建筑为例，在采用南北朝向时，其冷负荷将比东西向减少70%左右[1]。同时，在建筑外观设计中还应通过合理的设计手段减小建筑结构的外表面积。当建筑体积相同条件下，减小建筑的外表面积能够有效减少能耗以及冷负荷。在大空间建筑中，由于其具有较为开阔的空间布局，因此应充分利用自然通风条件，减少空调的使用，以节约能耗。此外，设计人员在大空间建筑外观的设计中，还应充分考虑建筑的体形系数因素。所谓体形系数主要是指建筑外表面积和其包围体积二者之间的比例。当建筑体积相同时，较大的体形系数意味着建筑在单位空间内散失热量的面积比较大，而且随着体形系数的加大，建筑的能耗指标也将随之增加。所以建筑人员应对建筑体形系数进行合理的控制。而大空间建筑往往体系系数相对较大，为了降低能耗，设计人员可以采取适当增加围护结构的方式来使建筑热阻增加，并要满足建筑外观在美观性以及造型方面的要求。

2 大空间建筑外观的门窗节能设计

2.1 积极采用节能技术

建筑的门窗设计是建筑外观节能设计中的重点环节。一般来说，在建筑中散失热量消耗能源的主要薄弱部位就是建筑的门窗部分，而门窗的总面积通常在建筑外观面积中的占比会达到30%左右，其所产生的能耗则是建筑能耗整体的2/3左右，在门窗会造成的能耗中，大约1/3属于传热损失[2]。因此，设计人员应在保证大空间建筑的基本通风和采光要求的基础上，对门窗洞口面积进行合理的控制，以减少热量的散失。

2.2 加强遮阳设备的设计

在大空间建筑中，设计人员应合理设置相关的遮阳设备，以避免阳光辐射直接进入到建筑的室内空间。在设计中应结合空调设备的具体布局安排，通过设置阳台、遮阳板、建筑外廊、反射窗帘以及挑檐结构等方式来减少由窗户、建筑墙体以及屋顶等进入室内的阳光辐射、此外，在门窗的设计中还可以通过窗帘、特种或者双重玻璃以及遮阳板等方式减少辐射。

2.3 加强门窗气密性的设计

减少建筑空间的换气次数是有效降低建筑耗冷的有效途径。设计人员在进行大空间建筑的外观节能设计时，更需要通过选择具有更好气密性门窗以及采用设置密封条对门窗结构加以改进等方式，使门窗的气密性得到有效的改善，减少空气在对流过程中所产生的传热损失。

2.4 积极采用节能保温效果更好的新型门窗设备

为了提高大空间建筑外观的节能设计效果，设计人员需要采用具有更大热阻以及更低能耗的新型门窗结构材料，从而使门窗结构的热工性能得到有效的改善。设计人员还应在保证采光度的基础上合理选择门窗所使用的玻璃材料。玻璃不仅在冬季会消耗掉10%到20%左右的热量负荷，而且其在夏季所消耗的制冷负荷也达到了20%到30%左右，所以合理选择玻璃材料是大空间建筑外观节能设计中的核心问题之一[3]。设计人员应将窗墙比控制在30%到50%之间，同时应在条件允许的情况下，尽可能选择隔热遮光膜、吸热玻璃以及反射玻璃等特性玻璃材料，以提高节能的效果。

3 大空间建筑外立面的节能设计

在大空间建筑外观的节能设计中，设计人员应尽量采取简单的外形设计，从而减少建筑外表面的总面积，以达到降低热交换量的目的。同时，在设计建筑外立面时，设计人员也应对建筑体形加以改善，尽量避免使用凹凸不平的外墙设计方案，从而使建筑的体形系数能够符合节能设计要求，降低散逸的热量损失。同时，在保证大空间建筑的基本采光日照需求的基础上，设计人员应对窗墙比进行合理的设计，在大空间建筑中应减少落地窗、凸窗、面积较大的幕墙窗以及转角窗等形式的使用，以提高大空间建筑外观的节能性[4]。此外，在选择建筑的外立面材料时，既要考虑材料的节能保温效果，也要合理选择外墙饰面的色彩，一般应选择颜色较浅的色彩来提高对太阳辐射的反射效果，从而达到节约能耗的目的。

4 大空间建筑屋面的节能设计

屋面的节能设计也是大空间建筑外观节能设计中的重要内容。在屋面保温层的设计中，为了有效控制屋面的厚度以及重量，应避免使用导热系数较大以及高密度的材料。同时也要注意，控制屋面保温材料的吸水率，避免保温层由于吸收水分过大而造成其保温性能下降。如果受客观条件限制，所选用的保温材料具有较强的吸水性时，设计人员应在屋面采取设置排气孔等方式来促使保温层内水分能够及时排出。设计人员也可以采取新型的符合泡沫板等高效保温材料的方式来提高节能效果，并减少对环境的污染。此外，也可以在屋面设计中采用曲面形式，以提高其保温性能，节约能源消耗。

5 大空间建筑外围围护结构的节能设计

在大空间建筑外观的节能设计中，建筑外围围护结构的设计对于提升节能效果具有十分重要的影响。设计人员应选择吸收率以及导热系数均相对较低的贴面砖材料，从而使建筑导热值下降，减少热量从建筑墙体的散失，并有效保存阳光照射温度。同时也要考虑到贴面砖的装饰效果，在建筑外观的美观性设计以及节能设计中寻找平衡点。在选择外墙涂料时，设计人员应选择对环境污染比较小、防水和节能效果更好的天然涂料，以提高建筑的保温效果，减少对资源的消耗。如果在建筑外观中采用了幕墙的外观结构，则应根据建筑的实际条件采取相应的节能处理措施；如果建筑外墙已经采用了节能设计的，可以在设计方案中将幕墙功能限定在装饰性方面；而如果建筑墙体的保温节能处理尚未能达到预期效果时，还应选择具有较好保温性能的幕墙建筑材料。

6 结语

大空间建筑在外观设计时对节能设计提出了更高的要求。因此，设计人员与应根据建筑所在地区的具体环境条件以及大空间建筑的特点来制定相应的节能设计方案，既要满足建筑基本功能的需要，为建筑的使用者提供更加舒适的工作生活环境；同时，也要积极应用先进的技术工艺以及新型的节能材料降低建筑的能耗，节约有限的资源；要加强对可再生性新能源的有效利用，从而促进我国建筑行业的绿色低碳发展。