綠色建筑外立面節能技術的創新應用研究

曲 平

(云南镕誠規劃設計咨詢有限公司，云南 昆明 650000)

0 引 言

城市化進程的加速，推進了我國科技與經濟的發展。在此種發展趨勢下，建筑耗能越來越高，為了滿足建筑產業的綠色化發展需求，建筑產業開始將設計、施工、開發的重點，置于節能技術應用層面，并根據建筑結構，進行了建筑節能設計的研究。

1 綠色建筑外立面節能技術創新設計

1.1 設置隔熱通風呼吸幕墻

呼吸幕墻是建筑外立面的主要構成，是指在開發墻體結構時，從前期設計圖紙，到中期生產與后期施工，使用節能技術作為支撐，以此種方式達到降低建筑耗能的目的。

為了確保設計的呼吸幕墻與綠色建筑開發需求一致，以箱式窗為例，進行建筑外立面的節能設計。該結構示意圖如圖1所示。

圖1 箱式窗雙層幕墻通風結構示意圖

如上述圖1所示，此種類型的幕墻結構可以按照樓層高度與柱網結構，劃分為垂直方向與水平方向的網格空間，其中每個網格間均攜帶對應的開合通氣隔斷。與此同時，每個單元網格外層玻璃中的開口與通氣孔，可以確保空氣從底部進入后，在室內進行循環與換氣再從頂端排出[1]。以此種方式，保證建筑內部的自然通風，從而達到一種“呼吸”效果。此外，每個獨立的網格單元均設有進氣通道與出氣通道，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 優化傳統綠色建筑外立面材料

在完成上述對建筑幕墻的設計與規劃后，本節將結合建筑幕墻的開發需求，對建筑外立面設計中的材料進行優化設計。

在城市居民生活水平呈現一種提升的趨勢后，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、砌塊材料等構成建筑外立面結構的材料提出了更高的性能方面的要求[2]。為了滿足建筑產業的綠色發展與群體居住需求，應對現有的施工材料進行生態改造，使建筑外立面構成材料具有安全、綠色、環保、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。下述將基于生態環境可持續發展角度，從四個方面，對傳統建筑外立面材料進行優化。

其一，對澆筑建筑外立面的水泥與混凝土進行生態化處理。相比常規的建筑水泥，新型水泥由廢棄物構成，通過轉換水泥的生產工藝，制造出綜合性能更高、對環境污染更低的材料，使用此種材料進行建筑外立面的施工，可以起到改善生態環境、優化外立面性能的作用[3]。

其二，選擇新型材料玻璃代替傳統外立面結構中的玻璃。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行外墻的砌筑，此種材料屬于復合型材料，具有低污染、防震動等性能。

其四，傳統的涂料在生產與施工中會受到外部環境的影響，揮發出大量有毒有害氣體，使用新型涂料代替傳統涂料，不僅可以降低由于涂料揮發造成的環境污染，同時也可以避免揮發氣體對人體健康造成危害。

1.3 增設建筑外立面遮陽結構

再從氣候變化角度出發，針對保溫和制冷成本的控制以及各類設備在運行過程中的能耗控制，增設建筑外立面的遮陽結構[4]。在設置遮陽結構時，通過對結構的造型、材料、排列方式等進行調整，可實現對遮陽效果的調節。在設置遮陽結構時需要考慮到輕巧、美觀、耐久等建筑美學認知，同時又需要滿足各項功能性要求。現有的這樣的結構可分為固定結構和可控結構兩種類型，每種類型當中又包含如圖2所示的三種形式。

圖2 三種不同遮陽結構類型示意圖

圖2所示三種遮陽結構中，水平式遮陽結構可實現對正午前后太陽照射光線的遮擋，通常應用在建筑南向外立面上；垂直式遮陽結構可實現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；擋板式遮陽結構適用于遮擋太陽正射時的光線。根據不同太陽的照射情況對遮擋結構類型進行選擇。同時，為了確保遮陽結構不影響室內采光及通風，需要輔助增加人工或機械的移動開關，從而根據實際時間、天氣等因素的變化，對遮陽結構進行調節[5]。除此之外，考慮到綠色建筑外立面從節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能措施，進一步提高節能效果。例如，在建筑外立面的東西方向上，可適當增加橫向的遮陽條帶結構，以此輔助遮陽結構減少進光量，從而避免室內的溫度過熱。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，從而進一步降低建筑施工材料和各類設備運行的能耗，在滿足綠色建設要求的同時，降低建筑總成本。

2 創新性能研究

完成上述創新設計后，為了進一步驗證該技術在實際應用中的效果，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行節能設計。已知該建筑項目相關參數見表1。

表1 本文創新性能研究實驗參數對照表

為了對本文設計的節能技術應用效果進行評價，選擇將完成施工后的建筑各區域內的施工成本作為評價指標，并將記錄的結果繪制成如圖3所示的實驗結果。

圖3 本文節能技術創新性能應用效果圖

圖3中虛線部分表示為以往外立面設計中各個區域的最低施工成本。從圖3可以看出，引入本文創設的節能技術后，各個區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計能夠有效降低對施工設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，結合上述實驗證明，本文設計的建筑外立面節能技術在實際應用中具有良好的節能效果，可為建筑外立面綠色建設提供技術支撐。

3 結束語

在建筑節能設計中發現，合理地設計與開發建筑外立面是降低建筑耗能的關鍵，也是提高建筑行業綠色化發展的核心。在進行建筑外立面的設計、開發與施工時發現，外立面的選材、設計、施工、維護任意一個環節，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計需求，嘗試將節能技術與外立面設計進行對接，通過此種設計方式，解決建筑在投入使用后存在的耗能高、對環境污染嚴重等問題。

根據本文此次的研究可知，要想實現建筑外立面設計的合理性，需要根據建筑設計需求，遵循因地制宜的原則，進行結構的合理化設計。在本次研究中，結合實際條件，從設置呼吸幕墻、優化墻體設計材料、增設遮陽結構三個方面，進行了此方面的優化設計。希望在后續的研究中，通過對本文方法的推廣使用，實現對節能技術的完善，從而在真正意義上落實“基于綠色建筑產業發展的產業結構升級”。