節(jié)能環(huán)保材料在建筑外立面設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘 要：在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展工程中，城市化建設(shè)一直是非常重要的工作。近年來(lái)，城市化建設(shè)對(duì)節(jié)能環(huán)保要求越來(lái)越高。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)實(shí)踐中，對(duì)建筑外立面進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)和利用，是實(shí)現(xiàn)建筑綠色發(fā)展的重要途徑。基于此，本文介紹建筑外立面并分析建筑外立面設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的節(jié)能環(huán)保材料，并分析在建筑外立面設(shè)計(jì)中節(jié)能環(huán)保材料的應(yīng)用范圍與實(shí)際應(yīng)用策略，希望對(duì)建筑外立面設(shè)計(jì)起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保材料；建筑外立面；創(chuàng)新應(yīng)用

1前言

近年來(lái)，人們的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)于節(jié)能減排、自然環(huán)境保護(hù)重要性已經(jīng)形成深刻認(rèn)知。但是由于社會(huì)發(fā)展必然需要能源作為支撐，故而對(duì)于能源的需求也會(huì)逐漸增加，因此如何有效節(jié)約能源已經(jīng)成為現(xiàn)階段人類(lèi)社會(huì)發(fā)展首要思考問(wèn)題，其中綠色建筑外立面相關(guān)研究具有較強(qiáng)代表性。

2建筑外立面概述

建筑外立面是指建筑物與外界聯(lián)系分界面，同時(shí)也是建筑物外部表現(xiàn)形態(tài)和構(gòu)造方式[1]。在當(dāng)前建筑學(xué)中，與建筑外立面有關(guān)設(shè)計(jì)方法較多，建筑設(shè)計(jì)師利用顏色、材料、建造方式或利用雕刻、繪畫(huà)等裝飾來(lái)表現(xiàn)建筑的藝術(shù)性。自從工業(yè)革命以來(lái)，鋼筋、混凝土等高強(qiáng)度、高耐久性材料在建筑物中得到普遍使用，而單一外立面結(jié)構(gòu)也逐漸引起了人們審美疲勞。伴隨著建筑學(xué)發(fā)展，以及對(duì)節(jié)能意識(shí)深化，人們?cè)趯?duì)建筑需求中，除了對(duì)建筑實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性提出了更高要求外，也開(kāi)始對(duì)個(gè)性化的審美和節(jié)能效果研究。另外，例如環(huán)境對(duì)建筑的規(guī)劃與建筑的外觀形態(tài)有直接的影響，所以，在進(jìn)行綠色建筑外觀設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到建筑的外形、朝向、功能以及建筑的性質(zhì)等因素，進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃。很多中國(guó)傳統(tǒng)建筑都能很好地利用自然條件，比如中國(guó)陜西的黃土窯，其突出特征就是將自然地貌作為建筑外墻的組成元素，厚重的黃土壁既能使房屋具有冬暖夏涼的特征，又能有效地抵御風(fēng)吹沙塵的侵襲。

3建筑外立面設(shè)計(jì)中常見(jiàn)的節(jié)能環(huán)保材料

3.1真石材

在建筑外立面設(shè)計(jì)過(guò)程中，真石材是最常見(jiàn)的一種材料，而在此類(lèi)材料中，又以大理石的應(yīng)用最為廣泛。因?yàn)榇罄硎推渌N類(lèi)的真石材具有較好抗腐蝕和堅(jiān)固性，而且在經(jīng)過(guò)打磨和拋光后，更容易清洗，所以適用于建筑外立面材料。但是，因?yàn)檎媸谋旧淼拿芏群椭亓勘容^大，所以不適合用于高層外立面裝飾，多用于一二層低層建筑，同時(shí)對(duì)底層的墻壁也有良好保護(hù)作用。

3.2瓷磚

在真石材沒(méi)有被廣泛使用以前，在建筑外立面上瓷磚是一種常見(jiàn)的材質(zhì)，時(shí)至今日，仍有許多的建筑在外立面上以瓷磚為主進(jìn)行裝修。然而，由于使用的瓷磚材質(zhì)價(jià)格昂貴，而且在自然界中的一部分很容易發(fā)生剝落，會(huì)給人體帶來(lái)很大的傷害。此外，在進(jìn)行裝修時(shí)，在進(jìn)行瓷磚外立面的裝修時(shí)，其所需要耗費(fèi)的資源和精力與進(jìn)行二次裝修時(shí)并沒(méi)有太大的區(qū)別，因此，在現(xiàn)在的建筑外立面設(shè)計(jì)中，瓷磚材料已經(jīng)慢慢地被淘汰了[2]。

3.3涂料顏料

涂料顏色鮮艷，色彩豐富，可選用范圍更廣泛，并不因建筑高度和外觀而受到限制，可任意選用。業(yè)主可以按照自己的喜好，任意搭配不同色彩。相對(duì)于真石材、磚瓦，使用涂料作為裝飾材料的外墻裝修，既簡(jiǎn)單又經(jīng)濟(jì)。但是，現(xiàn)在市場(chǎng)上出售的部分涂料皆含有甲醛等有害物質(zhì)，如果長(zhǎng)時(shí)間生活在涂有不合格涂料的環(huán)境中，就會(huì)引起頭暈、眼睛紅腫等身體健康問(wèn)題，嚴(yán)重還會(huì)對(duì)人體呼吸系統(tǒng)造成傷害，從而威脅到人們的生命健康。

3.4玻璃幕墻

目前，在玻璃幕墻支撐架中，以鋁合金支柱與橫梁為主，在使用玻璃幕墻時(shí)，需要根據(jù)建筑外立面實(shí)際情況，根據(jù)國(guó)家對(duì)于幕墻有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，確定所使用鋁合金支柱和橫梁材質(zhì)。在城層商業(yè)建筑外立面中，玻璃幕墻比較普遍，其具有與真石材一樣容易清洗的優(yōu)點(diǎn)[3]。

4建筑外立面節(jié)能環(huán)保材料應(yīng)用范圍

4.1建筑溫度調(diào)節(jié)中的應(yīng)用

在建筑材料的選擇中，節(jié)能環(huán)保材料已經(jīng)成為了越來(lái)越受歡迎的選擇。其中一個(gè)重要的因素是這類(lèi)材料通常具有較大的比熱容。比熱容是指單位質(zhì)量物質(zhì)在吸收或釋放熱量時(shí)溫度變化的量。比熱容較大的材料能夠緩慢地響應(yīng)溫度變化，從而使室內(nèi)溫度更加穩(wěn)定。除了穩(wěn)定溫度，節(jié)能環(huán)保材料還可以吸收大量熱量，從而降低建筑內(nèi)部溫度。例如，在夏季高溫時(shí)，房屋內(nèi)部的溫度通常會(huì)升高。但是，如果使用具有較大比熱容的材料，這些材料可以吸收大量熱量，從而降低室內(nèi)溫度。這不僅可以提高舒適度，還可以降低空調(diào)使用頻率，從而節(jié)省能源消耗。另一方面，節(jié)能環(huán)保材料也可以釋放大量熱量，從而調(diào)節(jié)建筑內(nèi)部溫度。例如，在冬季寒冷時(shí)，房屋內(nèi)部的溫度通常會(huì)下降。但是，如果使用具有較大比熱容的材料，這些材料可以釋放大量熱量，從而升高室內(nèi)溫度。這也可以提高舒適度，并減少暖氣使用頻率，從而節(jié)省能源消耗。

4.2室內(nèi)采光中的應(yīng)用

采光是建筑外立面設(shè)計(jì)和裝飾施工中不可或缺的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)采光，可以將自然光線引入室內(nèi)，為人們創(chuàng)造一個(gè)舒適、明亮的環(huán)境。然而，透光性較差的建筑材料會(huì)造成光照能源的浪費(fèi)，而透光性過(guò)高的建筑材料則會(huì)影響人體健康。為了解決這些問(wèn)題，有些建筑使用low-e遮陽(yáng)型節(jié)能環(huán)保材料進(jìn)行裝飾，以滿(mǎn)足建筑內(nèi)部采光的需求并起到遮陽(yáng)的效果。這種材料可以有效地減少室內(nèi)溫度的升高，降低空調(diào)的使用頻率，節(jié)約能源。

4.3建筑內(nèi)部遮陽(yáng)中的應(yīng)用

4.3.1隔熱系統(tǒng)化建筑外立面系統(tǒng)

建筑外立面隔熱系統(tǒng)的作用在于為建筑內(nèi)部提供光照和熱量的有效調(diào)節(jié)，同時(shí)保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)免受外部自然因素的影響。這個(gè)系統(tǒng)通常由門(mén)、窗、屋頂板和玻璃幕墻等建筑構(gòu)件構(gòu)成。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保的目標(biāo)，這些構(gòu)件通常采用鋁合金、節(jié)能玻璃等材料進(jìn)行制造。建筑外立面隔熱系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上需要考慮與周邊環(huán)境的相配合，形成一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)，最大程度地發(fā)揮遮陽(yáng)作用。這樣可以有效地減少建筑物對(duì)外部環(huán)境的影響，同時(shí)提高建筑物的節(jié)能性能。在這個(gè)系統(tǒng)中，建筑構(gòu)件與外界自然因素相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了建筑內(nèi)部光照和熱量的有效調(diào)節(jié)，使得室內(nèi)溫度和采光得以控制。

4.3.2植被覆蓋與水循環(huán)建筑外立面系統(tǒng)

建筑材料的比熱容與室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)有關(guān)。不同的建筑材料具有不同的比熱容，比熱容大的材料在相同的溫度變化下需要更多的熱量來(lái)升高溫度，同時(shí)也能夠在溫度下降時(shí)釋放更多的熱量來(lái)保持穩(wěn)定的室內(nèi)溫度。因此，建筑材料的比熱容是影響室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的重要因素之一。節(jié)能環(huán)保材料的比熱容大于傳統(tǒng)材料。隨著人們對(duì)環(huán)保和節(jié)能的意識(shí)不斷提高，越來(lái)越多的節(jié)能環(huán)保材料被應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。這些材料的比熱容往往比傳統(tǒng)材料更大，如巖棉、聚酯纖維等。這些材料能夠較好地保存室內(nèi)溫度，降低室內(nèi)溫度波動(dòng)和能耗。

5建筑外立面節(jié)能環(huán)保材料應(yīng)用策略

5.1改進(jìn)呼吸幕墻隔熱通風(fēng)功能

在現(xiàn)代建筑中，呼吸幕墻已經(jīng)成為一種常見(jiàn)的建筑外立面設(shè)計(jì)。呼吸幕墻是一種集遮風(fēng)擋雨、調(diào)節(jié)光照、降低噪音等多種功能于一體的建筑外立面材料。同時(shí)，呼吸幕墻還是一種節(jié)能材料，能夠有效地幫助建筑節(jié)約能源，降低建筑能耗。為了進(jìn)一步提升呼吸幕墻的節(jié)能性能，建筑師們開(kāi)始探索新的設(shè)計(jì)思路和材料應(yīng)用。其中，合理使用節(jié)能材料和改進(jìn)呼吸幕墻結(jié)構(gòu)是最為重要的兩個(gè)方面。在材料方面，建筑師們開(kāi)始采用一些新型的節(jié)能材料，如太陽(yáng)能板、石墨烯材料等，以提高呼吸幕墻的隔熱性能和光電轉(zhuǎn)換效率。同時(shí)，還應(yīng)注重使用可再生材料，以減少對(duì)環(huán)境的影響。在結(jié)構(gòu)方面，嘗試采用箱式窗幕墻結(jié)構(gòu)（圖1所示），并根據(jù)柱網(wǎng)和樓層分布格局設(shè)置垂直或水平網(wǎng)格，以提高幕墻的空氣循環(huán)性能。同時(shí)，建筑師們還在幕墻中設(shè)置了氣孔隔斷，以進(jìn)一步提升幕墻的通風(fēng)效果。多層樓式幕墻結(jié)構(gòu)和雙層幕墻連接成為了建筑師們的研究重點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)空氣自然流通，帶走建筑內(nèi)部的熱量，從而提高呼吸幕墻的隔熱通風(fēng)性能。綜上所述，呼吸幕墻是一種非常重要的建筑外立面材料，能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能，同時(shí)也是一種節(jié)能材料，能夠幫助建筑節(jié)約能源、降低能耗。

5.2使用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行外立面參數(shù)設(shè)置

建筑行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，它的發(fā)展水平直接影響著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。然而，建筑行業(yè)的整體建筑水平卻止步不前，主要原因是缺乏現(xiàn)代化信息技術(shù)的引入。為了提高建筑行業(yè)的整體建筑水平，應(yīng)該引入現(xiàn)代化信息技術(shù)。其中，建筑外立面節(jié)能材料的應(yīng)用是一個(gè)很好的切入點(diǎn)。通過(guò)引入現(xiàn)代信息技術(shù)，可以對(duì)建筑外立面的設(shè)計(jì)、節(jié)能材料的生產(chǎn)和節(jié)能構(gòu)件的安裝進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序控制，從而提高建筑外立面的質(zhì)量和精度。具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)程序可以控制建筑外立面的設(shè)計(jì)，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，減少建筑材料的浪費(fèi)，提高建筑的節(jié)能性能。同時(shí)，計(jì)算機(jī)程序可以控制節(jié)能材料的生產(chǎn)，保證材料的質(zhì)量和規(guī)格，提高材料的使用效率和壽命。最后，計(jì)算機(jī)程序可以控制節(jié)能構(gòu)件的安裝，保證構(gòu)件的安裝精度和質(zhì)量，從而提高建筑外立面的施工精度。引入現(xiàn)代信息技術(shù)可以減少施工材料浪費(fèi)，提升建筑外立面設(shè)計(jì)和施工精度，進(jìn)一步提高建筑行業(yè)的整體建筑水平。因此，建筑行業(yè)應(yīng)該積極引入現(xiàn)代化信息技術(shù)，推動(dòng)建筑行業(yè)的發(fā)展，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

5.3建筑外立面設(shè)計(jì)引入光電技術(shù)

隨著科技進(jìn)步和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，光電器件在建筑領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前，光電器件種類(lèi)層出不窮，成本也在不斷降低，使其更加實(shí)用和經(jīng)濟(jì)。其中，光電轉(zhuǎn)換材料作為建筑外立面的幕墻，可不僅起到遮陽(yáng)作用，還能將吸收的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，為建筑提供清潔能源。然而，光電器件的光能利用率卻極低，光電轉(zhuǎn)化率通常只有8%左右。因此，在滿(mǎn)足建筑外立面的設(shè)計(jì)要求的前提下，應(yīng)盡量增大光電節(jié)能材料的光吸收面積，以確保光電幕墻能夠發(fā)揮出應(yīng)有的作用。同時(shí)，還需注意光電器件的維護(hù)保養(yǎng)，以保證其長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。在建筑外立面的選擇上，應(yīng)該根據(jù)具體情況來(lái)進(jìn)行。例如，在南方地區(qū)，應(yīng)選擇較高的遮陽(yáng)系數(shù)，以減少室內(nèi)空調(diào)的使用頻率；而在北方地區(qū)，則需考慮光電轉(zhuǎn)換材料的保溫性能，以減少室內(nèi)供暖的需求。光電器件作為一種新型的節(jié)能材料，將會(huì)在未來(lái)得到更加廣泛的應(yīng)用[4]。在實(shí)際應(yīng)用中，我們應(yīng)該根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，以最大程度地發(fā)揮光電器件的節(jié)能效果，同時(shí)也要注意其維護(hù)和保養(yǎng)，確保其能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

6結(jié)語(yǔ)

在開(kāi)展建筑外立面設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和建設(shè)過(guò)程中，從選擇材料，設(shè)計(jì)，施工，維護(hù)等各個(gè)方面，都會(huì)對(duì)整體的能耗產(chǎn)生很大的作用。為了使建筑外墻面的能源和環(huán)境保護(hù)材料的使用更為科學(xué)，需要根據(jù)建筑的需要，根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計(jì)。期望在今后的研究中，能夠?qū)⒈疚牡姆椒ㄍ茝V運(yùn)用到實(shí)際中，達(dá)到提高節(jié)能技術(shù)的目的，真正地將以綠色建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展為基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)付諸實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：蔡樹(shù)泉（1989-），男，漢族，甘肅皋蘭人，工程師，本科，主要從事建筑設(shè)計(jì)工作。