以夏熱冬冷地區(qū)為例談“大玻璃”建筑設(shè)計

沈佳峰 饒曉曉* 陳吉利 李 姝 項桂飛 趙秦楓

(浙江農(nóng)林大學風景園林與建筑學院，浙江 臨安 311300)

以夏熱冬冷地區(qū)為例談“大玻璃”建筑設(shè)計

沈佳峰 饒曉曉* 陳吉利 李 姝 項桂飛 趙秦楓

(浙江農(nóng)林大學風景園林與建筑學院，浙江 臨安 311300)

結(jié)合玻璃幕墻在熱工性能方面的特點，對其在節(jié)能方面存在的缺陷作了論述，并從結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、遮陽、綠化等方面探討了玻璃幕墻建筑的節(jié)能措施，以尋求出玻璃幕墻建筑節(jié)能與表現(xiàn)力之間的平衡點。

玻璃幕墻，建筑節(jié)能，建筑綠化，遮陽技術(shù)

玻璃幕墻是指由支承結(jié)構(gòu)體系與玻璃組成的、相對主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力、不分擔主體結(jié)構(gòu)受力的建筑外圍護或裝飾結(jié)構(gòu)，而“大玻璃”建筑就是大面積使用玻璃幕墻的建筑。奧森先生曾說過：“語言只是一種表現(xiàn)形式，真正的精華是無法用語言來表達的[1]。”建筑也與之相似，墻體只是形式，建筑的本質(zhì)在于空間。換言之建筑設(shè)計即是通過使用不同的材質(zhì)運用多種圍合方式來進行空間設(shè)計。那么“墻”的材質(zhì)、圍合方式的改變都會使空間產(chǎn)生相應變化。玻璃幕墻的出現(xiàn)正是“墻”的一種革命性改變，大面積通透的玻璃與實墻形成強烈的虛實對比可達到更好的視覺效果。

但事物皆有雙面性，玻璃幕墻在應用中具有良好的通透性和表現(xiàn)力的同時也存在著較大的能源消耗問題。從熱工性能角度來看，玻璃及連接玻璃的金屬框架的導熱系數(shù)均較高，導致能源消耗較為嚴重，加劇了溫室效應、熱島效應。基于上述特點，“大玻璃”建筑在夏熱冬冷地區(qū)的應用具有一定的局限性，因為夏熱冬冷地區(qū)的建筑需要達到夏季隔熱與冬季保暖之間的平衡。建筑與純粹的藝術(shù)品不同，設(shè)計師在兼顧人文、環(huán)境、歷史文化等因素的同時要展現(xiàn)建筑的藝術(shù)效果，并且需充分考慮建筑適用性及其對環(huán)境造成的影響。為使玻璃幕墻建筑在得到良好表現(xiàn)力的同時也兼顧節(jié)能問題，建筑師們從結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、遮陽、綠化等角度展開了探索并采取了相應的措施，以下就各類措施進行簡要的分析。

1 玻璃幕墻結(jié)構(gòu)及玻璃材料

玻璃幕墻結(jié)構(gòu)技術(shù)的進步對尋找建筑節(jié)能與建筑表現(xiàn)力之間的平衡點有所幫助。現(xiàn)今普遍使用的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計方式主要分為四種：1)框架支撐；2)全玻璃幕墻；3)點支式玻璃幕墻；4)呼吸式玻璃幕墻[2]。全玻璃幕墻和點支式玻璃幕墻有異曲同工之處，兩者皆摒棄了框架支撐所用的“熱橋”——金屬條，玻璃成了熱量散失的主要媒介，因此改善所用玻璃的隔熱性能便能達到較好的節(jié)能效果。眾多的新型玻璃因此應運而生，有熱反射鍍膜玻璃、著色玻璃、真空玻璃等，在節(jié)能和表現(xiàn)力方面都有不凡的效果。

以杭州市市民中心為例(見圖1)，結(jié)構(gòu)上采用了外呼吸式寬通道雙層玻璃幕墻系統(tǒng)。呼吸式玻璃幕墻由內(nèi)外兩層玻璃幕墻組成，與傳統(tǒng)幕墻相比，它最大的特點是在內(nèi)外兩層幕墻之間形成一個通風換氣層，由于此換氣層中空氣的流通與循環(huán)，使內(nèi)層幕墻的溫度接近室內(nèi)溫度。它不僅改善了建筑物的隔熱、遮陽、通風和采光性能，且其外形通透，有著良好的立面效果[3]。玻璃幕墻的曲線給人以親和感，同時幕墻映射著周圍的建筑與環(huán)境，使整個立面變得更加生趣盎然。

杭州萬象城的玻璃幕墻采用了多種不同種類的玻璃(見圖2)，中空玻璃與夾層玻璃是主要的兩種。這兩種玻璃的節(jié)能效果類似，通過玻璃內(nèi)部填充氣體來達到節(jié)能保溫的效果。其采用的曲線玻璃幕墻，以磨砂玻璃為基底，反光玻璃鑲嵌其中，產(chǎn)生了強烈的對比效果。弧形的玻璃幕墻搭配雕花的長條磨砂玻璃形成了百葉窗的視覺效果。

2 玻璃幕墻建筑綠化

植被一直作為一種裝飾,廣泛應用于建筑的環(huán)境塑造中。而綠化與玻璃幕墻結(jié)合能有效拓展綠色空間，提高城市綠化面積。在建筑上覆蓋植被在一定程度上能減輕能耗以達到節(jié)能的目的，并將建筑充分融入到自然環(huán)境中，豐富城市景觀。與此同時，植物有柔化建筑外形的效果，在公共空間中可以消減建筑群所產(chǎn)生的壓迫感，使城市空間環(huán)境富有生命力和親和感。建筑綠化與玻璃幕墻結(jié)合的方式主要有:1)水平綠化；2)垂直綠化；3)綠墻。

水平綠化是指在玻璃幕墻的不同水平間距之間實施大面積的綠化[4]。豎直玻璃幕墻綠化則是把每一玻璃塊之間的豎直位置加寬，成為綠色玻璃帶，種植垂直植物(如爬山虎等)。意大利米蘭垂直森林項目就利用了水平綠化與豎直綠化兩種手段(見圖3)，將植被錯落地種植在每層建筑的陽臺以及建筑屋頂?shù)忍帯＞G化可季節(jié)性變化，因此建筑的外觀也隨之改變，使得建筑物更像一個生命體。夏季茂盛的樹葉可以遮擋直射的陽光，使室內(nèi)溫度下降；冬季葉片脫落則陽光直射室內(nèi)，有效改善室內(nèi)熱環(huán)境。

屋頂綠化是將建筑屋頂覆蓋植被，和水平綠化、豎直綠化相比，其最大程度的保留了玻璃幕墻的通透性與輕盈感。除此之外，它能保持建筑冬暖夏涼，節(jié)約能源消耗，是當今較為常用的建筑綠化手段。位于杭州的杭幫菜博物館就使用了屋頂綠化(見圖4)。其基于尊重自然的立場，以折板屋頂形式削弱建筑體量，以虛實體塊穿插形成聚落感，以綠色遮陽立面格柵和植草屋頂將建筑真正融入濕地環(huán)境之中。屋頂?shù)牟萜た梢跃徍徒ㄖ砻鏄O端溫度的變化，減少輻射，達到降低夏季室內(nèi)溫度的效果(可降低2 ℃～4 ℃)。在寒冷的冬季，屋頂綠化還可以形成保溫層，達到良好的節(jié)能效果。

3 玻璃幕墻遮陽技術(shù)

最大限度地減少玻璃幕墻建筑的陽光直射可避免室內(nèi)過熱，因此在玻璃幕墻上設(shè)置遮陽系統(tǒng)也是有效的節(jié)能措施，其方式大致分為四種：1)彩釉玻璃遮陽;2)不銹鋼管遮陽;3)遮陽簾;4)遮陽板(百葉)[5]。遮陽設(shè)施建造成本較低，施工較容易，在經(jīng)過設(shè)計后也可成為建筑的一種點綴，在增強建筑表現(xiàn)力方面也起到一定作用。多樣化的遮陽設(shè)施可為玻璃幕墻建筑的立面增添些許趣味，一定程度上改變了玻璃幕墻建筑千篇一律的外觀。下面以杭州支付寶大廈(如圖5所示)和ING集團大樓為例(如圖6所示)介紹遮陽措施在實際建造中的運用。

杭州支付寶大廈將建筑遮陽與立面設(shè)計完美地結(jié)合在一起。建筑朝西、朝南的沿街外向界面采用了磨砂玻璃與透明印花玻璃的組合，內(nèi)向界面采用石材與玻璃幕墻相結(jié)合，既符合朝向要求又形成不同“立面表情”。透過幕墻所看到的常規(guī)窗間墻不僅能改善室內(nèi)環(huán)境，同時又構(gòu)筑了生動的室內(nèi)外視覺效果。遮陽百葉在立面上的排布形成了一定的節(jié)奏與韻律感，活躍了建筑的外立面，整個建筑宛如“白玉”，表達了杭州的江南氣質(zhì)。同時遮陽百葉與磨砂玻璃的結(jié)合減少了進入室內(nèi)的陽光照射，起到一定的隔熱作用，從而緩解夏季能源消耗。

法國ING集團大樓，它與支付寶大廈的共同點是將遮陽與立面設(shè)計相結(jié)合，但它所用的遮陽方式和立面效果與支付寶大廈有著較大的區(qū)別。隨著人們的活動及建筑使用狀態(tài)的不同，遮陽簾時而打開時而封閉，建筑的立面形式也隨之發(fā)生變化。相比杭州支付寶大廈，其節(jié)能方式與立面的結(jié)合顯得更加靈活多變。

綜上所述，通過對玻璃幕墻結(jié)構(gòu)方式的設(shè)計，玻璃材質(zhì)的選取，以及在玻璃幕墻上設(shè)置遮陽系統(tǒng)與建筑綠化等措施，均可在兼顧建筑節(jié)能的同時形成較為豐富的建筑立面效果，使建筑具有良好的表現(xiàn)力。玻璃幕墻建筑的良好表現(xiàn)力使其具有廣泛的應用，而“綠色”“可持續(xù)”的建筑設(shè)計發(fā)展方向?qū)ㄖ?jié)能提出了較高的要求，本文對夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能和表現(xiàn)力的結(jié)合進行了一定的探索，希望能夠給當下的建筑設(shè)計與實踐帶來一定的借鑒意義。

[1] 楊 敏，井玉重.淺析什么是建筑設(shè)計的本質(zhì).建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2013(1)：36.

[2] 謝士濤.節(jié)能型建筑幕墻的構(gòu)造設(shè)計.中國幕墻網(wǎng),2005(12)：46.

[3] 潘發(fā)俊，張家寶.雙層呼吸幕墻在杭州市市民中心工程中的應用.水利水電快報，2008(6)：29-30.

[4] 馬繼霞，孫吉慧.淺談現(xiàn)代玻璃幕墻建筑領(lǐng)略生態(tài)化技術(shù)革命.現(xiàn)代營銷(學苑版),2011(2)：96.

[5] 趙西安.玻璃幕墻的遮陽技術(shù).建筑技術(shù)，2003(2)：34-42.

[6] 歐燦坤.淺談建筑與綠化相互作用及其功能的體現(xiàn).廣東科技，2009(4)：210.

[7] 呂在學.玻璃幕墻的構(gòu)造和節(jié)能技術(shù)探討.南京：東南大學碩士學位論文,2009：6-19.

[8] 饒曉曉.談夏熱冬冷地區(qū)建筑節(jié)能措施和表現(xiàn)力的結(jié)合.山西建筑，2009，35(35)：235-236.

Research on “l(fā)arge 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，在讀本科生

饒曉曉(1981- )，女，講師

TU227

A