建筑立面對建筑節(jié)能的影響

彭忠軍

(西南交通大學(xué)建筑學(xué)院，四川成都610031)

1 建筑能耗不斷增大

建筑的發(fā)展情況在一定程度上反映著一個國家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，在此意義上，建筑可以說是一個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)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(wù)質(zhì)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(chǎn)、生活所必須的基礎(chǔ)要求層面上，轉(zhuǎn)而開始追求通過建筑來改善現(xiàn)有的生產(chǎn)、生活狀態(tài)和水平。

眾所周知，建筑的建造和運(yùn)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(nèi)環(huán)境追求的提高，建筑在建造和運(yùn)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(lǐng)先位置，以歐盟為例，建筑業(yè)約占總能耗的40 %，產(chǎn)生近40 %的二氧化碳[1]。發(fā)達(dá)國家尚且如此，發(fā)展中國家更應(yīng)該在建筑業(yè)堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的道路。

2 建筑節(jié)能

從20世紀(jì)70年代世界范圍的能源危機(jī)開始，人們開始意識到了快速工業(yè)化給人類帶來的不止是財(cái)富和生活質(zhì)量的提高，更帶來無窮無盡的災(zāi)難：氣候變暖、資源耗費(fèi)嚴(yán)重、環(huán)境污染加劇等等，這些問題將對我們后續(xù)的發(fā)展產(chǎn)生致命的打擊。

對建筑業(yè)而言，巨大的能源消耗，同樣意味著發(fā)展的局限性和不可持續(xù)性。建筑節(jié)能開始在建筑業(yè)中被大家接受，并不斷地發(fā)展，從最初的“在建筑中節(jié)約能源”(energy saving in buildings)到“在建筑中保持能源”(energy conservation in buildings)，再到現(xiàn)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(jié)能有更新的，更深刻的認(rèn)識。

建筑節(jié)能是以滿足建筑室內(nèi)適宜的熱環(huán)境和提高人民的居住水平，通過建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑單體設(shè)計(jì)及對建筑設(shè)備采取綜合節(jié)能措施(包括選用能效比較高的設(shè)備與系統(tǒng)，使其高效運(yùn)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(dá)到最小化所需采取的科學(xué)和技術(shù)手段。做好建筑節(jié)能工作，可以改善大氣環(huán)境、改善建筑室內(nèi)熱環(huán)境，有助于國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，并成為國民經(jīng)濟(jì)新的增長點(diǎn)。

3 建筑立面設(shè)計(jì)與建筑節(jié)能

建筑節(jié)能對我們有重要意義，建筑節(jié)能工作也應(yīng)該貫穿于整個建筑活動中。從建筑場地選擇、建筑設(shè)計(jì)、建筑建造、建筑運(yùn)行到建筑拆除，都應(yīng)該注重節(jié)能。對于建筑師或從事建筑設(shè)計(jì)相關(guān)工作的人來說也應(yīng)該在各個環(huán)節(jié)中對建筑節(jié)能給予充分的考慮。

而在實(shí)際工程中，在建筑設(shè)計(jì)階段，通常只是對設(shè)計(jì)的建筑，對照各節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范或使用某種節(jié)能設(shè)計(jì)軟件對建筑節(jié)能效果進(jìn)行模擬。最后導(dǎo)致的結(jié)果是設(shè)計(jì)的建筑雖然滿足了各個節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范，但很可能不是節(jié)能的最佳方案，對進(jìn)一步提高建筑的節(jié)能效率沒有積極作用。

尤其，在建筑立面設(shè)計(jì)中，人們對建筑立面呈現(xiàn)給我們的視覺、美觀方面的關(guān)注很多，但對其是否對建筑節(jié)能效率有影響并不關(guān)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(yīng)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(nèi)環(huán)境。

4 建筑立面元素對建筑節(jié)能的影響

構(gòu)成建筑立面的元素，主要有窗、遮陽構(gòu)件、陽臺、附屬設(shè)施等。

4.1 窗對建筑節(jié)能的影響

窗是塑造建筑立面?zhèn)€性的重要元素，同時也是影響建筑節(jié)能效率的重要因素。按窗與外墻的位置關(guān)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(dá)上有優(yōu)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(chǎn)生的陰影，在建筑立面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的層次感；并且在設(shè)計(jì)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(yàn)，同時在建筑立面的水平方向上與其他開窗方式對比中產(chǎn)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(hù)結(jié)構(gòu)與室外環(huán)境的接觸面，會導(dǎo)致建筑的窗墻面積比和體形系數(shù)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(chǎn)生冷橋；還有，凸窗并不利于大進(jìn)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(jìn)深空間的自然采光造成影響(圖1)。

圖1 凸窗構(gòu)造及凸窗采光示意

凸窗在立面效果表達(dá)上的優(yōu)勢，使它倍受建筑設(shè)計(jì)者和使用者推崇，甚至導(dǎo)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(dá)上的短板，卻可以通過設(shè)計(jì)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(gòu)件對建筑節(jié)能的影響

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

窗戶的遮陽構(gòu)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(chǎn)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(nèi)溫度升高(圖2)。

圖2 水平遮陽百葉構(gòu)造示意

在低層建筑中，可采用可調(diào)節(jié)的百葉作為水平遮陽構(gòu)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(chǎn)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(diào)節(jié)性，使其在夏季可以作為遮陽構(gòu)件，降低室內(nèi)的空調(diào)能耗；在冬季可通過調(diào)節(jié)葉片角度，讓太陽輻射進(jìn)入室內(nèi)，降低室內(nèi)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(fēng)的作用，為保證安全不宜采用懸臂類的外置構(gòu)件。如果需要設(shè)置室外構(gòu)件時，也應(yīng)該以安全的輕質(zhì)構(gòu)件為主，如穿孔的金屬擋板、輕質(zhì)固定百葉等，且具有很好的抗風(fēng)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(shè)計(jì)與遮陽構(gòu)件的設(shè)計(jì)結(jié)合起來。例如，通過在建筑外墻上設(shè)置格柵，來達(dá)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(chǎn)生韻律和對比等效果。

4.3 陽臺對建筑節(jié)能的影響

陽臺是居室里的室外空間，也是建筑外觀設(shè)計(jì)的重要語言，它可增加建筑立面的虛實(shí)對比和陰影變化，達(dá)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(jié)能也具有相當(dāng)?shù)淖饔谩２⑶遥柵_作為建筑室內(nèi)與室外環(huán)境的過渡區(qū)域，可以很好地減弱室外環(huán)境對室內(nèi)環(huán)境的影響。

然而在實(shí)際中，建筑用戶為了獲得更大的室內(nèi)使用空間，常常盲目的將陽臺封閉，舍棄了陽臺作為室內(nèi)外環(huán)境緩沖器的作用。例如，在夏熱冬冷地區(qū)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(jìn)入室內(nèi)，使室內(nèi)形成一個溫室，造成室內(nèi)溫度升高，室內(nèi)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(shè)遮陽措施，而用戶自發(fā)加設(shè)的遮陽設(shè)施顏色、種類各異，使整個立面進(jìn)一步變得雜亂無章。

在進(jìn)行陽臺設(shè)計(jì)時，應(yīng)充分突出陽臺的實(shí)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(yù)先在陽臺邊緣設(shè)置遮陽構(gòu)件，在用戶將陽臺封閉作為室內(nèi)空間使用時，不用自行添加遮陽設(shè)施即可達(dá)到較好的室內(nèi)熱舒適度。這樣在盡可能滿足住戶對空間再設(shè)計(jì)的愿望的同時，減少其對建筑立面和建筑室內(nèi)熱環(huán)境的影響。

4.4 其他附屬設(shè)施對建筑節(jié)能的影響

除以上列舉的幾項(xiàng)建筑立面元素對建筑節(jié)能效果有巨大影響外，還有很多設(shè)計(jì)元素和建筑節(jié)能效果息息相關(guān)，如建筑立面線條、空調(diào)板、太陽能光電板等構(gòu)造、設(shè)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(qū)域，以突出不同區(qū)域的不同特點(diǎn)或功能，而突出墻面的線條相較于用顏色區(qū)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(quán)因素比較法來對幾種方案做出方案評優(yōu)。整個過程都是在一種邏輯推演的思路下進(jìn)行的，很好的解決了各個設(shè)施系統(tǒng)間的復(fù)雜關(guān)系。

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