大空間建筑外觀的節(jié)能與設(shè)計(jì)分析探索構(gòu)架

邵耀東

（山東圣凱建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

建筑行業(yè)是我國(guó)傳統(tǒng)的資源消耗性行業(yè)，隨著節(jié)能環(huán)保觀念在全社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的深入，建筑行業(yè)也需要更加積極地采取節(jié)能環(huán)保措施。而在建筑外觀的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分了解施工區(qū)域的環(huán)境條件，并根據(jù)建筑工程的使用功能及要求來確定其朝向以及布局結(jié)果，合理選擇建筑外觀形式，并積極采用新型節(jié)能環(huán)保材料以及先進(jìn)的技術(shù)工藝，提高建筑外墻等外圍結(jié)構(gòu)的隔熱保溫功能，并將其與外觀的裝飾美化設(shè)計(jì)有機(jī)地整合成一個(gè)整體，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排效果，減少對(duì)資源的消耗。

1 大空間建筑朝向以及外觀形式的節(jié)能設(shè)計(jì)

為了提高大空間建筑的節(jié)能效果，在設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇南北朝向，其原因在于與東西朝向相比，采用南北朝向具有更小的冷負(fù)荷。以4∶1長(zhǎng)寬比的建筑為例，在采用南北朝向時(shí)，其冷負(fù)荷將比東西向減少70%左右[1]。同時(shí)，在建筑外觀設(shè)計(jì)中還應(yīng)通過合理的設(shè)計(jì)手段減小建筑結(jié)構(gòu)的外表面積。當(dāng)建筑體積相同條件下，減小建筑的外表面積能夠有效減少能耗以及冷負(fù)荷。在大空間建筑中，由于其具有較為開闊的空間布局，因此應(yīng)充分利用自然通風(fēng)條件，減少空調(diào)的使用，以節(jié)約能耗。此外，設(shè)計(jì)人員在大空間建筑外觀的設(shè)計(jì)中，還應(yīng)充分考慮建筑的體形系數(shù)因素。所謂體形系數(shù)主要是指建筑外表面積和其包圍體積二者之間的比例。當(dāng)建筑體積相同時(shí)，較大的體形系數(shù)意味著建筑在單位空間內(nèi)散失熱量的面積比較大，而且隨著體形系數(shù)的加大，建筑的能耗指標(biāo)也將隨之增加。所以建筑人員應(yīng)對(duì)建筑體形系數(shù)進(jìn)行合理的控制。而大空間建筑往往體系系數(shù)相對(duì)較大，為了降低能耗，設(shè)計(jì)人員可以采取適當(dāng)增加圍護(hù)結(jié)構(gòu)的方式來使建筑熱阻增加，并要滿足建筑外觀在美觀性以及造型方面的要求。

2 大空間建筑外觀的門窗節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 積極采用節(jié)能技術(shù)

建筑的門窗設(shè)計(jì)是建筑外觀節(jié)能設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。一般來說，在建筑中散失熱量消耗能源的主要薄弱部位就是建筑的門窗部分，而門窗的總面積通常在建筑外觀面積中的占比會(huì)達(dá)到30%左右，其所產(chǎn)生的能耗則是建筑能耗整體的2/3左右，在門窗會(huì)造成的能耗中，大約1/3屬于傳熱損失[2]。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在保證大空間建筑的基本通風(fēng)和采光要求的基礎(chǔ)上，對(duì)門窗洞口面積進(jìn)行合理的控制，以減少熱量的散失。

2.2 加強(qiáng)遮陽設(shè)備的設(shè)計(jì)

在大空間建筑中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)合理設(shè)置相關(guān)的遮陽設(shè)備，以避免陽光輻射直接進(jìn)入到建筑的室內(nèi)空間。在設(shè)計(jì)中應(yīng)結(jié)合空調(diào)設(shè)備的具體布局安排，通過設(shè)置陽臺(tái)、遮陽板、建筑外廊、反射窗簾以及挑檐結(jié)構(gòu)等方式來減少由窗戶、建筑墻體以及屋頂?shù)冗M(jìn)入室內(nèi)的陽光輻射、此外，在門窗的設(shè)計(jì)中還可以通過窗簾、特種或者雙重玻璃以及遮陽板等方式減少輻射。

2.3 加強(qiáng)門窗氣密性的設(shè)計(jì)

減少建筑空間的換氣次數(shù)是有效降低建筑耗冷的有效途徑。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行大空間建筑的外觀節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，更需要通過選擇具有更好氣密性門窗以及采用設(shè)置密封條對(duì)門窗結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)等方式，使門窗的氣密性得到有效的改善，減少空氣在對(duì)流過程中所產(chǎn)生的傳熱損失。

2.4 積極采用節(jié)能保溫效果更好的新型門窗設(shè)備

為了提高大空間建筑外觀的節(jié)能設(shè)計(jì)效果，設(shè)計(jì)人員需要采用具有更大熱阻以及更低能耗的新型門窗結(jié)構(gòu)材料，從而使門窗結(jié)構(gòu)的熱工性能得到有效的改善。設(shè)計(jì)人員還應(yīng)在保證采光度的基礎(chǔ)上合理選擇門窗所使用的玻璃材料。玻璃不僅在冬季會(huì)消耗掉10%到20%左右的熱量負(fù)荷，而且其在夏季所消耗的制冷負(fù)荷也達(dá)到了20%到30%左右，所以合理選擇玻璃材料是大空間建筑外觀節(jié)能設(shè)計(jì)中的核心問題之一[3]。設(shè)計(jì)人員應(yīng)將窗墻比控制在30%到50%之間，同時(shí)應(yīng)在條件允許的情況下，盡可能選擇隔熱遮光膜、吸熱玻璃以及反射玻璃等特性玻璃材料，以提高節(jié)能的效果。

3 大空間建筑外立面的節(jié)能設(shè)計(jì)

在大空間建筑外觀的節(jié)能設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡量采取簡(jiǎn)單的外形設(shè)計(jì)，從而減少建筑外表面的總面積，以達(dá)到降低熱交換量的目的。同時(shí)，在設(shè)計(jì)建筑外立面時(shí)，設(shè)計(jì)人員也應(yīng)對(duì)建筑體形加以改善，盡量避免使用凹凸不平的外墻設(shè)計(jì)方案，從而使建筑的體形系數(shù)能夠符合節(jié)能設(shè)計(jì)要求，降低散逸的熱量損失。同時(shí)，在保證大空間建筑的基本采光日照需求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)窗墻比進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，在大空間建筑中應(yīng)減少落地窗、凸窗、面積較大的幕墻窗以及轉(zhuǎn)角窗等形式的使用，以提高大空間建筑外觀的節(jié)能性[4]。此外，在選擇建筑的外立面材料時(shí)，既要考慮材料的節(jié)能保溫效果，也要合理選擇外墻飾面的色彩，一般應(yīng)選擇顏色較淺的色彩來提高對(duì)太陽輻射的反射效果，從而達(dá)到節(jié)約能耗的目的。

4 大空間建筑屋面的節(jié)能設(shè)計(jì)

屋面的節(jié)能設(shè)計(jì)也是大空間建筑外觀節(jié)能設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。在屋面保溫層的設(shè)計(jì)中，為了有效控制屋面的厚度以及重量，應(yīng)避免使用導(dǎo)熱系數(shù)較大以及高密度的材料。同時(shí)也要注意，控制屋面保溫材料的吸水率，避免保溫層由于吸收水分過大而造成其保溫性能下降。如果受客觀條件限制，所選用的保溫材料具有較強(qiáng)的吸水性時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)在屋面采取設(shè)置排氣孔等方式來促使保溫層內(nèi)水分能夠及時(shí)排出。設(shè)計(jì)人員也可以采取新型的符合泡沫板等高效保溫材料的方式來提高節(jié)能效果，并減少對(duì)環(huán)境的污染。此外，也可以在屋面設(shè)計(jì)中采用曲面形式，以提高其保溫性能，節(jié)約能源消耗。

5 大空間建筑外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計(jì)

在大空間建筑外觀的節(jié)能設(shè)計(jì)中，建筑外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)于提升節(jié)能效果具有十分重要的影響。設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇吸收率以及導(dǎo)熱系數(shù)均相對(duì)較低的貼面磚材料，從而使建筑導(dǎo)熱值下降，減少熱量從建筑墻體的散失，并有效保存陽光照射溫度。同時(shí)也要考慮到貼面磚的裝飾效果，在建筑外觀的美觀性設(shè)計(jì)以及節(jié)能設(shè)計(jì)中尋找平衡點(diǎn)。在選擇外墻涂料時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)選擇對(duì)環(huán)境污染比較小、防水和節(jié)能效果更好的天然涂料，以提高建筑的保溫效果，減少對(duì)資源的消耗。如果在建筑外觀中采用了幕墻的外觀結(jié)構(gòu)，則應(yīng)根據(jù)建筑的實(shí)際條件采取相應(yīng)的節(jié)能處理措施；如果建筑外墻已經(jīng)采用了節(jié)能設(shè)計(jì)的，可以在設(shè)計(jì)方案中將幕墻功能限定在裝飾性方面；而如果建筑墻體的保溫節(jié)能處理尚未能達(dá)到預(yù)期效果時(shí)，還應(yīng)選擇具有較好保溫性能的幕墻建筑材料。

6 結(jié)語

大空間建筑在外觀設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)節(jié)能設(shè)計(jì)提出了更高的要求。因此，設(shè)計(jì)人員與應(yīng)根據(jù)建筑所在地區(qū)的具體環(huán)境條件以及大空間建筑的特點(diǎn)來制定相應(yīng)的節(jié)能設(shè)計(jì)方案，既要滿足建筑基本功能的需要，為建筑的使用者提供更加舒適的工作生活環(huán)境；同時(shí)，也要積極應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)工藝以及新型的節(jié)能材料降低建筑的能耗，節(jié)約有限的資源；要加強(qiáng)對(duì)可再生性新能源的有效利用，從而促進(jìn)我國(guó)建筑行業(yè)的綠色低碳發(fā)展。