建筑立面對建筑節能的影響

彭忠軍

(西南交通大學建筑學院，四川成都610031)

1 建筑能耗不斷增大

建筑的發展情況在一定程度上反映著一個國家或地區的經濟發展情況，在此意義上，建筑可以說是一個地區的經濟晴雨表。建筑的需求量正隨著人們生活水平的不斷改善而增大。同時，人們對建筑提供給的服務質量的追求也在變化，人們對建筑的要求不再僅僅停留在滿足生產、生活所必須的基礎要求層面上，轉而開始追求通過建筑來改善現有的生產、生活狀態和水平。

眾所周知，建筑的建造和運行，將消耗大量的能源。隨著建筑需求量的增加和人們對建筑室內環境追求的提高，建筑在建造和運行上消耗的能源越來越大。建筑能耗一直處于能源消耗的領先位置，以歐盟為例，建筑業約占總能耗的40 %，產生近40 %的二氧化碳[1]。發達國家尚且如此，發展中國家更應該在建筑業堅持可持續發展的道路。

2 建筑節能

從20世紀70年代世界范圍的能源危機開始，人們開始意識到了快速工業化給人類帶來的不止是財富和生活質量的提高，更帶來無窮無盡的災難：氣候變暖、資源耗費嚴重、環境污染加劇等等，這些問題將對我們后續的發展產生致命的打擊。

對建筑業而言，巨大的能源消耗，同樣意味著發展的局限性和不可持續性。建筑節能開始在建筑業中被大家接受，并不斷地發展，從最初的“在建筑中節約能源”(energy saving in buildings)到“在建筑中保持能源”(energy conservation in buildings)，再到現階段的“在建筑中提高能源的利用率”(energy efficiency in buildings)，人們不斷對建筑節能有更新的，更深刻的認識。

建筑節能是以滿足建筑室內適宜的熱環境和提高人民的居住水平，通過建筑規劃設計、建筑單體設計及對建筑設備采取綜合節能措施(包括選用能效比較高的設備與系統，使其高效運行)，不斷提高能源的利用效率，充分利用可再生能源，以使建筑能耗達到最小化所需采取的科學和技術手段。做好建筑節能工作，可以改善大氣環境、改善建筑室內熱環境，有助于國民經濟可持續發展，并成為國民經濟新的增長點。

3 建筑立面設計與建筑節能

建筑節能對我們有重要意義，建筑節能工作也應該貫穿于整個建筑活動中。從建筑場地選擇、建筑設計、建筑建造、建筑運行到建筑拆除，都應該注重節能。對于建筑師或從事建筑設計相關工作的人來說也應該在各個環節中對建筑節能給予充分的考慮。

而在實際工程中，在建筑設計階段，通常只是對設計的建筑，對照各節能設計規范或使用某種節能設計軟件對建筑節能效果進行模擬。最后導致的結果是設計的建筑雖然滿足了各個節能設計規范，但很可能不是節能的最佳方案，對進一步提高建筑的節能效率沒有積極作用。

尤其，在建筑立面設計中，人們對建筑立面呈現給我們的視覺、美觀方面的關注很多，但對其是否對建筑節能效率有影響并不關注。在這層意義上，建筑立面更多的只是為滿足感觀上的需求。建筑立面應該在提供給建筑使用者良好感觀的同時，提供給他們更好的建筑室內環境。

4 建筑立面元素對建筑節能的影響

構成建筑立面的元素，主要有窗、遮陽構件、陽臺、附屬設施等。

4.1 窗對建筑節能的影響

窗是塑造建筑立面個性的重要元素，同時也是影響建筑節能效率的重要因素。按窗與外墻的位置關系，通常可將建筑開窗方式分為凸窗和平窗。凸窗即飄窗，是在外墻開口處的上部與下部用鋼筋混凝土板挑出，然后在挑出的板邊緣安裝窗戶的開窗方式。而平窗，則是直接在外墻開口處安裝窗戶的建筑開窗方式。

兩種方式在立面效果表達上有優有劣。凸窗可以通過控制出挑板的長度和形狀，利用突出墻體的部分產生的陰影，在建筑立面上產生強烈的層次感；并且在設計凸窗時，通常將凸窗的窗臺降低，以滿足使用者在觀景等活動時能有更好的體驗，同時在建筑立面的水平方向上與其他開窗方式對比中產生變化；而平窗則多給人呆板、缺少變化的感覺。另一方面，凸窗較平窗增大了建筑外圍護結構與室外環境的接觸面，會導致建筑的窗墻面積比和體形系數的增大；同時上下挑出的混凝土板不利于外保溫施工，極易產生冷橋；還有，凸窗并不利于大進深空間的自然采光，會增大建筑采光消耗的能源。而平窗自身的熱工性能較凸窗較好，對建筑整體的熱工性能影響也較小；同時不對大進深空間的自然采光造成影響(圖1)。

圖1 凸窗構造及凸窗采光示意

凸窗在立面效果表達上的優勢，使它倍受建筑設計者和使用者推崇，甚至導致了濫用凸窗的行為，如在采光本就不佳的北向空間使用凸窗等。而平窗在建筑立面效果表達上的短板，卻可以通過設計手法加以改善，如在高層住宅建筑的立面上，通過改變窗戶的位置或形狀，同樣可以改變呆板的立面感受。

4.2 遮陽構件對建筑節能的影響

建筑遮陽作為改善建筑室內環境的的重要措施，在建筑中大量使用。而遮陽構件同樣會影響建筑立面效果。

窗戶的遮陽構件通常是在窗過梁下部出挑混凝土板的形式來形成水平遮陽。其與窗過梁交接的部位如沒做好保溫處理，極易產生冷橋，從而降低建筑整體的熱工性能。同時，混凝土板在受到陽光的照射后，會加熱板下部的空氣，而這部分熱空氣由于受到板的阻擋，不易散去，它會加熱臨近的玻璃窗戶，使室內溫度升高(圖2)。

圖2 水平遮陽百葉構造示意

在低層建筑中，可采用可調節的百葉作為水平遮陽構件。采用螺栓將百葉固定在窗過梁上，可在盡量小的破壞保溫層的情況下，減少產生冷橋的可能。同時，由于百葉的透氣性，百葉下方的熱空氣可通過葉片間的空隙自然排走，不會在窗戶旁堆積。再有，百葉的可調節性，使其在夏季可以作為遮陽構件，降低室內的空調能耗；在冬季可通過調節葉片角度，讓太陽輻射進入室內，降低室內的采暖能耗。而水平遮陽采用百葉，也比采用混凝土板更加輕盈，更能給建筑立面帶來生氣。而在高層建筑的水平遮陽上，考慮到風的作用，為保證安全不宜采用懸臂類的外置構件。如果需要設置室外構件時，也應該以安全的輕質構件為主，如穿孔的金屬擋板、輕質固定百葉等，且具有很好的抗風性能[2]。

對于大面積的玻璃幕墻的遮陽或東西向墻體的遮陽，則可以充分地將建筑立面設計與遮陽構件的設計結合起來。例如，通過在建筑外墻上設置格柵，來達到為墻體遮陽的效果。同時通過格柵方向、稀疏等的變化，來產生韻律和對比等效果。

4.3 陽臺對建筑節能的影響

陽臺是居室里的室外空間，也是建筑外觀設計的重要語言，它可增加建筑立面的虛實對比和陰影變化，達到豐富建筑立面的效果。同時，陽臺也具有遮陽作用，對建筑節能也具有相當的作用。并且，陽臺作為建筑室內與室外環境的過渡區域，可以很好地減弱室外環境對室內環境的影響。

然而在實際中，建筑用戶為了獲得更大的室內使用空間，常常盲目的將陽臺封閉，舍棄了陽臺作為室內外環境緩沖器的作用。例如，在夏熱冬冷地區的成都，如果將陽臺封閉，原有陽臺地遮陽效果和緩沖效果消失了，室外輻射能量通過封閉陽臺的玻璃進入室內，使室內形成一個溫室，造成室內溫度升高，室內熱舒適度下降。這時候用戶通常的做法是再在封閉的陽臺外加設遮陽措施，而用戶自發加設的遮陽設施顏色、種類各異，使整個立面進一步變得雜亂無章。

在進行陽臺設計時，應充分突出陽臺的實用功能，通過陽臺多變的空間形式吸引住戶保留陽臺，盡量降低其將陽臺封閉的可能。同時也可預先在陽臺邊緣設置遮陽構件，在用戶將陽臺封閉作為室內空間使用時，不用自行添加遮陽設施即可達到較好的室內熱舒適度。這樣在盡可能滿足住戶對空間再設計的愿望的同時，減少其對建筑立面和建筑室內熱環境的影響。

4.4 其他附屬設施對建筑節能的影響

除以上列舉的幾項建筑立面元素對建筑節能效果有巨大影響外，還有很多設計元素和建筑節能效果息息相關，如建筑立面線條、空調板、太陽能光電板等構造、設施。

(1)建筑立面線條。 建筑立面線條可以將建筑立面分割成多個區域，以突出不同區域的不同特點或功能，而突出墻面的線條相較于用顏色區分的線條能起到更好的效果。然而，突出墻面的線條會增加建筑外墻外保溫的施工難度，容 加權因素比較法來對幾種方案做出方案評優。整個過程都是在一種邏輯推演的思路下進行的，很好的解決了各個設施系統間的復雜關系。

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[2] 李艷軍. 美國農產品物流發展對我國的啟示[D]. 河北師范大學，2009

[3] 方慶琯. 物流系統設施與設備[M]. 北京：清華大學出版社，2008

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