建筑外墻綠化與外遮陽一體化節(jié)能技術(shù)研究

劉文娟

（河南大學(xué)濮陽工學(xué)院 河南濮陽 457000）

建筑外墻綠化與外遮陽一體化節(jié)能技術(shù)研究

劉文娟

（河南大學(xué)濮陽工學(xué)院 河南濮陽 457000）

建筑綠化與外遮陽在我國建筑領(lǐng)域是廣泛采用的節(jié)能一體化方案，可以節(jié)約建筑能耗，改善室內(nèi)外環(huán)境，同時還賦予建筑地域性和文化性的內(nèi)涵。從當(dāng)前技術(shù)來看，這種節(jié)能設(shè)計還存在一些問題，特別是一體化理念以及節(jié)能技術(shù)與簡述設(shè)計相互結(jié)合，使綠化和外遮陽的設(shè)計達(dá)不到預(yù)期效果。因此，加強對建筑外墻的綠化和外遮陽一體化的設(shè)計研究，對于促進(jìn)建筑綠色節(jié)能具有重要意義。

綠色；外遮陽；建筑一體化

我國南方地區(qū)，氣候多呈現(xiàn)夏熱冬暖的特征。在這種環(huán)境下進(jìn)行建筑施工作業(yè)，要同時考慮夏季的高溫濕熱和冬季的溫暖短暫。而且夏季空調(diào)的能耗相當(dāng)大，需要對陽光造成的熱輻射予以制冷調(diào)節(jié)。隨著節(jié)能環(huán)保意識的普及以及先進(jìn)技術(shù)的升級，在建筑設(shè)計中采用綠化和外遮陽來遮擋太陽輻射的方式已經(jīng)成為共識。

1、綠化和外遮陽一體化設(shè)計概述

隨著國家綠色建筑理念的推廣，節(jié)能技術(shù)在建筑中的應(yīng)用日趨成熟。以廣西主要城市為例，外遮陽和綠化在建筑節(jié)能技術(shù)中所占比例正不斷擴(kuò)大。

外遮陽技術(shù)，就是使用固定構(gòu)件將活動外遮陽架固定在外墻，通過其遮蔽功能對熱輻射予以遮擋。建筑立體綠化是通過綠色植物的反射、遮陽、通風(fēng)、被動通風(fēng)等特性，改善室內(nèi)外熱環(huán)境，降低空調(diào)負(fù)荷，起到遮陽隔熱的功效。

2、綠化與外遮陽一體化技術(shù)問題

與國外外遮陽設(shè)計相比，我國的外遮陽一體化設(shè)計在建筑設(shè)計中所占比例相對較小。通過對比國內(nèi)外優(yōu)秀外遮陽建筑，可以看到我國建筑綠化與外遮陽一體化設(shè)計存在的問題：

2.1 外遮陽設(shè)計形式和選用的材料相對單一，遮陽材料基本為混凝土、混凝土構(gòu)架和金屬百葉等。遮陽設(shè)計的施工處理也較為單一。如百葉的施工就是使用百葉，而不是以組合的方式進(jìn)行拼裝，板式的遮陽就是長條板式，而不是處理成各式各樣的板。這種材料和構(gòu)造的單一，顯然是創(chuàng)新意識和多樣化的設(shè)計思維欠缺造成的[1]。由于我國住宅建筑的遮陽技術(shù)發(fā)展較為緩慢，對新材料新形勢又知之甚少，傳統(tǒng)的遮陽棚和遮陽板依然發(fā)揮著主要的作用，而且公共建筑大多不設(shè)置遮陽，只考慮造型。因此，墻體的遮陽在我國還需繼續(xù)開發(fā)和推廣。

2.2 在技術(shù)與藝術(shù)結(jié)合上，設(shè)計本身是一門創(chuàng)造性的藝術(shù)。遮陽形式中的造型、顏色等顯示了建筑設(shè)計的水平。我們往往在建筑的屋頂、外立面等處看到的富于藝術(shù)內(nèi)涵的遮陽構(gòu)造的造型處理，贊嘆建筑與藝術(shù)的完美融合，但是付諸實施時，便止步不前，依然缺少從建筑整體角度考慮遮陽設(shè)計的理念。遮陽設(shè)計的全局意識不足，造新呆板，缺乏美感，不能充分發(fā)揮遮陽在整體設(shè)計中的作用。

3、案例分析

對廣西地區(qū)的調(diào)研，分別選取了幾個具有代表性的街區(qū)，一是新城市中心，大型公共建筑占據(jù)幾個主要路段，一是高等院校聚集區(qū)，主要為科教文衛(wèi)建筑，一是老城市中心，老建筑和新建建筑相得益彰。

對這三個街區(qū)的建筑進(jìn)行的調(diào)查結(jié)果顯示，綠化的方式大多是墻面垂直綠化和屋頂綠化，其中建筑墻體的垂直綠化較為普遍。

建筑外墻的的垂直綠化包括了外墻面、陽臺、窗臺等區(qū)域，綠植覆蓋率很高，在降溫、遮陽、改善室內(nèi)熱環(huán)境，解決熱島效應(yīng)上起到了實際的作用[2]。

在調(diào)研中對采用了外遮陽建筑節(jié)能技術(shù)的130棟建筑進(jìn)行了詳細(xì)的勘測。進(jìn)過比對，得到綠化遮陽的占比以及綠化遮陽的效果分析如圖。

以某高校科研實驗樓的外墻區(qū)域綠化遮陽設(shè)計為例，其正立面采用了綠化遮陽，其他外墻采用了固定構(gòu)件式外遮陽設(shè)計。

使用墻體溫度記錄采集儀、墻體紅外熱像成像儀等設(shè)備對樓體的綠化和非綠化遮陽墻面的外表面溫度變化。測試期間得到的墻面溫度變化，如圖所示分別為45攝氏度和43攝氏度，相差2攝氏度。

溫度差異表面，統(tǒng)一區(qū)域內(nèi)良好的墻體隔熱技術(shù)可以對溫度進(jìn)行良性控制。而且，作了綠化外遮陽的內(nèi)墻溫度波動要小于非綠化遮陽的波動。而且晝夜的溫度差別也相對較小。

利用紅外熱成像儀對建筑綠化遮陽和非綠化遮陽外墻的表面溫度進(jìn)行測試后，得到綠化覆蓋的墻體外表面最高溫為34攝氏度，而沒有綠化覆蓋的外表面溫度平均值為43攝氏度。

在測試過程中，外墻外表面的最高溫度達(dá)到了44攝氏度，綠化遮陽的外墻外表面溫度最高沒有超過37攝氏度。在同樣的外墻結(jié)構(gòu)中，綠化遮陽的室內(nèi)空調(diào)能耗也比非綠化遮陽的房間能耗少。

4、綠化與外遮陽一體化設(shè)計對策

改善建筑遮陽現(xiàn)狀，應(yīng)從外遮陽一體化設(shè)計無法令人滿意的原因入手，著眼于社會問題，提高我國建筑遮陽節(jié)能的意識，從實踐中找到解決的對策。

4.1 將綠化與外遮陽一體化設(shè)計理念結(jié)合，指導(dǎo)建筑師創(chuàng)作和設(shè)計。建筑師應(yīng)注重自然要素的存在和被動式技術(shù)對建筑的重要性，強調(diào)集成設(shè)計和多學(xué)科設(shè)計的有機(jī)結(jié)合，從建筑、人、自然環(huán)境三個層面對遮陽一體化節(jié)能設(shè)計進(jìn)行思考。

4.2 在外遮陽一體化設(shè)計過程中，從材料選取到建筑方式，再到生產(chǎn)技術(shù)、交通運輸?shù)龋家獙δ茉礃?gòu)成和材料的生命周期進(jìn)行考慮。優(yōu)先選取可再生原料，遵循循環(huán)利用的原則，減少廢棄和浪費，將遮陽技術(shù)的新產(chǎn)品、新技術(shù)應(yīng)用到建筑物中，所有的設(shè)計產(chǎn)品都能夠可替換和可更新[3]。

4.3 外遮陽一體化設(shè)計的建筑應(yīng)具有幾個特性：首先是可以借助建筑物調(diào)節(jié)人的不適感。讓人們獲得適宜的溫度和風(fēng)力，獲得舒緩人體的感受；再就是外遮陽設(shè)施不應(yīng)對內(nèi)部空間以及自然環(huán)境造成阻礙，讓使用者最大化地使用陽光和自然的空氣和風(fēng)，而不是依靠人工設(shè)備和高能耗的能源來控制建筑的各種功能。

4.4 能量的收集和儲存都可以在需要時被再利用。自然能量的循環(huán)抵消了建筑的能耗，運用自然元素的有益特性，如太陽、風(fēng)、土地、溫度、植物、濕度等，創(chuàng)造出節(jié)能的智能的環(huán)境。

4.5 外遮陽一體化的設(shè)計，還要遵循建筑審美原則。在減少建筑能耗的基礎(chǔ)上兼具藝術(shù)性，形成建筑外墻的視覺造型藝術(shù)，引入形式美、自然美、藝術(shù)美、科學(xué)沒等，具有對比、韻律、比例、均衡的設(shè)計美感。

結(jié)語：

通過對建筑外遮陽現(xiàn)狀、問題、實例分析，本文認(rèn)為我國建筑能耗要得到大幅度降低，必須在綠化外遮陽一體化的節(jié)能設(shè)計方面不斷探索和實踐，利用建筑遮陽的生態(tài)效應(yīng)，不斷提高建筑的能源利用效率，改善城市的熱環(huán)境和建筑的生態(tài)環(huán)境。

[1]陳勇明.夏熱冬暖地區(qū)建筑外遮陽與建筑一體化設(shè)計研究[J].重慶大學(xué),2014.

[2]胡劍平,饒政華,廖勝明等.光伏遮陽板與建筑一體化的綜合節(jié)能效果分析[J].建筑節(jié)能,2012,40(6)∶33-37,53.

[3]李謨彬,郭德平.夏熱冬冷地區(qū)建筑遮陽設(shè)計優(yōu)化[J].建筑科學(xué),2014,30(12)∶93-97

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1007-6344（2017）01-0095-01

劉文娟（1983.6--），女，河南睢縣人，河南大學(xué)濮陽工學(xué)院，工學(xué)碩士，講師。從事巖土等問題的研究。

本文系河南省教育廳課題：建筑外墻綠化與外墻遮陽節(jié)能技術(shù)研究，項目編號：15B560009。