綠色建筑外立面節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用研究

曲 平

(云南镕誠規(guī)劃設(shè)計咨詢有限公司，云南 昆明 650000)

0 引 言

城市化進(jìn)程的加速，推進(jìn)了我國科技與經(jīng)濟的發(fā)展。在此種發(fā)展趨勢下，建筑耗能越來越高，為了滿足建筑產(chǎn)業(yè)的綠色化發(fā)展需求，建筑產(chǎn)業(yè)開始將設(shè)計、施工、開發(fā)的重點，置于節(jié)能技術(shù)應(yīng)用層面，并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了建筑節(jié)能設(shè)計的研究。

1 綠色建筑外立面節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計

1.1 設(shè)置隔熱通風(fēng)呼吸幕墻

呼吸幕墻是建筑外立面的主要構(gòu)成，是指在開發(fā)墻體結(jié)構(gòu)時，從前期設(shè)計圖紙，到中期生產(chǎn)與后期施工，使用節(jié)能技術(shù)作為支撐，以此種方式達(dá)到降低建筑耗能的目的。

為了確保設(shè)計的呼吸幕墻與綠色建筑開發(fā)需求一致，以箱式窗為例，進(jìn)行建筑外立面的節(jié)能設(shè)計。該結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 箱式窗雙層幕墻通風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖

如上述圖1所示，此種類型的幕墻結(jié)構(gòu)可以按照樓層高度與柱網(wǎng)結(jié)構(gòu)，劃分為垂直方向與水平方向的網(wǎng)格空間，其中每個網(wǎng)格間均攜帶對應(yīng)的開合通氣隔斷。與此同時，每個單元網(wǎng)格外層玻璃中的開口與通氣孔，可以確保空氣從底部進(jìn)入后，在室內(nèi)進(jìn)行循環(huán)與換氣再從頂端排出[1]。以此種方式，保證建筑內(nèi)部的自然通風(fēng)，從而達(dá)到一種“呼吸”效果。此外，每個獨立的網(wǎng)格單元均設(shè)有進(jìn)氣通道與出氣通道，可以有效地避免不同房間之間聲音的傳播，起到一種“隔斷”的效果。

1.2 優(yōu)化傳統(tǒng)綠色建筑外立面材料

在完成上述對建筑幕墻的設(shè)計與規(guī)劃后，本節(jié)將結(jié)合建筑幕墻的開發(fā)需求，對建筑外立面設(shè)計中的材料進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

在城市居民生活水平呈現(xiàn)一種提升的趨勢后，高污染、高耗能的建筑施工材料，已無法滿足受眾群體的生活需求，消費者與居住群體對于建筑外立面的噴涂使用材料、玻璃材料、砌塊材料等構(gòu)成建筑外立面結(jié)構(gòu)的材料提出了更高的性能方面的要求[2]。為了滿足建筑產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展與群體居住需求，應(yīng)對現(xiàn)有的施工材料進(jìn)行生態(tài)改造，使建筑外立面構(gòu)成材料具有安全、綠色、環(huán)保、保溫、隔熱、去污等特殊性能，通過此種方式，提高群體居住與生活空間的適宜程度。下述將基于生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展角度，從四個方面，對傳統(tǒng)建筑外立面材料進(jìn)行優(yōu)化。

其一，對澆筑建筑外立面的水泥與混凝土進(jìn)行生態(tài)化處理。相比常規(guī)的建筑水泥，新型水泥由廢棄物構(gòu)成，通過轉(zhuǎn)換水泥的生產(chǎn)工藝，制造出綜合性能更高、對環(huán)境污染更低的材料，使用此種材料進(jìn)行建筑外立面的施工，可以起到改善生態(tài)環(huán)境、優(yōu)化外立面性能的作用[3]。

其二，選擇新型材料玻璃代替?zhèn)鹘y(tǒng)外立面結(jié)構(gòu)中的玻璃。新型玻璃由高新材料制造而成，通過對玻璃表面性能的改造，使新型玻璃具有保溫、隔聲、光電轉(zhuǎn)換等方面的性能。

其三，使用空心砌體磚塊代替實心砌體磚塊進(jìn)行外墻的砌筑，此種材料屬于復(fù)合型材料，具有低污染、防震動等性能。

其四，傳統(tǒng)的涂料在生產(chǎn)與施工中會受到外部環(huán)境的影響，揮發(fā)出大量有毒有害氣體，使用新型涂料代替?zhèn)鹘y(tǒng)涂料，不僅可以降低由于涂料揮發(fā)造成的環(huán)境污染，同時也可以避免揮發(fā)氣體對人體健康造成危害。

1.3 增設(shè)建筑外立面遮陽結(jié)構(gòu)

再從氣候變化角度出發(fā)，針對保溫和制冷成本的控制以及各類設(shè)備在運行過程中的能耗控制，增設(shè)建筑外立面的遮陽結(jié)構(gòu)[4]。在設(shè)置遮陽結(jié)構(gòu)時，通過對結(jié)構(gòu)的造型、材料、排列方式等進(jìn)行調(diào)整，可實現(xiàn)對遮陽效果的調(diào)節(jié)。在設(shè)置遮陽結(jié)構(gòu)時需要考慮到輕巧、美觀、耐久等建筑美學(xué)認(rèn)知，同時又需要滿足各項功能性要求?，F(xiàn)有的這樣的結(jié)構(gòu)可分為固定結(jié)構(gòu)和可控結(jié)構(gòu)兩種類型，每種類型當(dāng)中又包含如圖2所示的三種形式。

圖2 三種不同遮陽結(jié)構(gòu)類型示意圖

圖2所示三種遮陽結(jié)構(gòu)中，水平式遮陽結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)對正午前后太陽照射光線的遮擋，通常應(yīng)用在建筑南向外立面上；垂直式遮陽結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)對建筑東西向外立面太陽照射光線的遮擋，更加適用于上、下午太陽的高度較低的情況；擋板式遮陽結(jié)構(gòu)適用于遮擋太陽正射時的光線。根據(jù)不同太陽的照射情況對遮擋結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行選擇。同時，為了確保遮陽結(jié)構(gòu)不影響室內(nèi)采光及通風(fēng)，需要輔助增加人工或機械的移動開關(guān)，從而根據(jù)實際時間、天氣等因素的變化，對遮陽結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)[5]。除此之外，考慮到綠色建筑外立面從節(jié)約能源和降低材料消耗等方面考慮，還需要利用多種主動或被動的節(jié)能措施，進(jìn)一步提高節(jié)能效果。例如，在建筑外立面的東西方向上，可適當(dāng)增加橫向的遮陽條帶結(jié)構(gòu)，以此輔助遮陽結(jié)構(gòu)減少進(jìn)光量，從而避免室內(nèi)的溫度過熱。通過這樣的方式也能夠在建筑外立面上形成良好的生物氣候，從而進(jìn)一步降低建筑施工材料和各類設(shè)備運行的能耗，在滿足綠色建設(shè)要求的同時，降低建筑總成本。

2 創(chuàng)新性能研究

完成上述創(chuàng)新設(shè)計后，為了進(jìn)一步驗證該技術(shù)在實際應(yīng)用中的效果，選擇以某正在施工的建筑為例，針對其外立面，按照本文上述思路對其進(jìn)行節(jié)能設(shè)計。已知該建筑項目相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 本文創(chuàng)新性能研究實驗參數(shù)對照表

為了對本文設(shè)計的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效果進(jìn)行評價，選擇將完成施工后的建筑各區(qū)域內(nèi)的施工成本作為評價指標(biāo)，并將記錄的結(jié)果繪制成如圖3所示的實驗結(jié)果。

圖3 本文節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新性能應(yīng)用效果圖

圖3中虛線部分表示為以往外立面設(shè)計中各個區(qū)域的最低施工成本。從圖3可以看出，引入本文創(chuàng)設(shè)的節(jié)能技術(shù)后，各個區(qū)域的施工成本均明顯低于限值。其主要原因是在實際施工過程中，按照本文上述思路完成對外立面的設(shè)計能夠有效降低對施工設(shè)備以及施工材料的使用，間接降低了施工能耗與施工材料的不合理損耗。因此，結(jié)合上述實驗證明，本文設(shè)計的建筑外立面節(jié)能技術(shù)在實際應(yīng)用中具有良好的節(jié)能效果，可為建筑外立面綠色建設(shè)提供技術(shù)支撐。

3 結(jié)束語

在建筑節(jié)能設(shè)計中發(fā)現(xiàn)，合理地設(shè)計與開發(fā)建筑外立面是降低建筑耗能的關(guān)鍵，也是提高建筑行業(yè)綠色化發(fā)展的核心。在進(jìn)行建筑外立面的設(shè)計、開發(fā)與施工時發(fā)現(xiàn)，外立面的選材、設(shè)計、施工、維護(hù)任意一個環(huán)節(jié)，均會對建筑整體耗能造成影響。因此，本文綜合了綠色建筑的設(shè)計需求，嘗試將節(jié)能技術(shù)與外立面設(shè)計進(jìn)行對接，通過此種設(shè)計方式，解決建筑在投入使用后存在的耗能高、對環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。

根據(jù)本文此次的研究可知，要想實現(xiàn)建筑外立面設(shè)計的合理性，需要根據(jù)建筑設(shè)計需求，遵循因地制宜的原則，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的合理化設(shè)計。在本次研究中，結(jié)合實際條件，從設(shè)置呼吸幕墻、優(yōu)化墻體設(shè)計材料、增設(shè)遮陽結(jié)構(gòu)三個方面，進(jìn)行了此方面的優(yōu)化設(shè)計。希望在后續(xù)的研究中，通過對本文方法的推廣使用，實現(xiàn)對節(jié)能技術(shù)的完善，從而在真正意義上落實“基于綠色建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級”。