绿色建筑外立面节能技术的创新应用研究

绿色建筑外立面节能技术的创新应用研究

郑晨光

武汉华中科技大建筑规划设计研究有限公司 430000

摘要：为解决传统建筑外立面设计与施工中存在资源过分消耗，影响建筑经济效益和社会效益问题，开展对绿色建筑外立面节能技术的创新设计研究。通过设置隔热通风呼吸幕墙、优化传统绿色建筑外立面材料、增设建筑外立面遮阳结构，提出一种全新的节能技术。通过创新性能研究的方式证明，新的节能技术在应用到实际可有效降低建筑外立面施工成本，并进一步节约施工材料，达到良好的绿色节能效果。

关键词：绿色建筑；外立面；节能技术；创新；应用

引言：城市化进程的加速，推进了我国科技与经济的发展。在此种发展趋势下，建筑耗能越来越高，为了满足建筑产业的绿色化发展需求，建筑产业开始将设计、施工、开发的重点，置于节能技术应用层面，并根据建筑结构，进行了建筑节能设计的研究。

1、建筑外立面

外立面是建筑的外在构成，与外界环境直接接触，指除屋顶以外的外部物质空间。随着建筑形体愈发复杂，建筑的屋顶也被纳入广义外立面的范畴内，并被称为第五立面，成为影响建筑节能效果与美观性的一个重要组成部分。此外，近些年建筑形态越发多元化，外立面的构成也相应产生了较大变化，在形态不断变化的同时，我们始终应将节能设计工作作为重点篇章，认真对待。

2、影响因素

外立面的设计是否合理与室内的通风、采光效果密切相关，因此在设计前必须分析影响节能效果的因素，通过分析归纳起来主要包括以下几点：第一是气候因素，较长时间以来，外立面的构件形式主要是为了适应当地的气候，而当前空调、暖气等设施对于改善室内环境发挥着重要作用，因此外立面的影响逐步弱化，但这就使得能源浪费现象过于严重，并且导致建筑与外部环境不够协调。因此即使在居住条件改善的情况下仍然应当以气候作为外立面设计的主要参考条件，否则很难达到节能设计的目的。第二是基地因素，基地环境包括地形、地貌、建筑朝向等特性，是每个地区独有的特点，因此在设计外立面时需要结合基地的特点进行针对性设计，巧妙利用自然环境，尽可能地节约建筑材料，而不能直接套用其他外立面的设计方案，这样不仅会使建筑的外部形象过于生硬，并且会浪费能源。

3、绿色建筑外立面节能技术创新设计

3.1设置隔热通风呼吸幕墙

呼吸幕墙是建筑外立面的主要构成，是指在开发墙体结构时，从前期设计图纸，到中期生产与后期施工，使用节能技术作为支撑，以此种方式达到降低建筑耗能的目的。为了确保设计的呼吸幕墙与绿色建筑开发需求一致，以箱式窗为例，进行建筑外立面的节能设计。该结构示意图如图１所示。

如上述图１所示，此种类型的幕墙结构可以按照楼层高度与柱网结构，划分为垂直方向与水平方向的网格空间，其中每个网格间均携带对应的开合通气隔断。与此同时，每个单元网格外层玻璃中的开口与通气孔，可以确保空气从底部进入后，在室内进行循环与换气再从顶端排出。以此种方式，保证建筑内部的自然通风，从而达到一种“呼吸”效果。此外，每个独立的网格单元均设有进气通道与出气通道，可以有效地避免不同房间之间声音的传播，起到一种“隔断”的效果。

3.2优化传统绿色建筑外立面材料

在完成上述对建筑幕墙的设计与规划后，本节将结合建筑幕墙的开发需求，对建筑外立面设计中的材料进行优化设计。在城市居民生活水平呈现一种提升的趋势后，高污染、高耗能的建筑施工材料，已无法满足受众群体的生活需求，消费者与居住群体对于建筑外立面的喷涂使用材料、玻璃材料、砌块材料等构成建筑外立面结构的材料提出了更高的性能方面的要求。为了满足建筑产业的绿色发展与群体居住需求，应对现有的施工材料进行生态改造，使建筑外立面构成材料具有安全、绿色、环保、保温、隔热、去污等特殊性能，通过此种方式，提高群体居住与生活空间的适宜程度。下述将基于生态环境可持续发展角度，从四个方面，对传统建筑外立面材料进行优化。

其一，对浇筑建筑外立面的水泥与混凝土进行生态化处理。相比常规的建筑水泥，新型水泥由废弃物构成，通过转换水泥的生产工艺，制造出综合性能更高、对环境污染更低的材料，使用此种材料进行建筑外立面的施工，可以起到改善生态环境、优化外立面性能的作用。

其二，选择新型材料玻璃代替传统外立面结构中的玻璃。新型玻璃由高新材料制造而成，通过对玻璃表面性能的改造，使新型玻璃具有保温、隔声、光电转换等方面的性能。

其三，使用空心砌体砖块代替实心砌体砖块进行外墙的砌筑，此种材料属于复合型材料，具有低污染、防震动等性能。

其四，传统的涂料在生产与施工中会受到外部环境的影响，挥发出大量有毒有害气体，使用新型涂料代替传统涂料，不仅可以降低由于涂料挥发造成的环境污染，同时也可以避免挥发气体对人体健康造成危害。

3.2增设建筑外立面遮阳结构

再从气候变化角度出发，针对保温和制冷成本的控制以及各类设备在运行过程中的能耗控制，增设建筑外立面的遮阳结构。在设置遮阳结构时，通过对结构的造型、材料、排列方式等进行调整，可实现对遮阳效果的调节。在设置遮阳结构时需要考虑到轻巧、美观、耐久等建筑美学认知，同时又需要满足各项功能性要求。现有的这样的结构可分为固定结构和可控结构两种类型，每种类型当中又包含如图２所示的三种形式。

图２所示三种遮阳结构中，水平式遮阳结构可实现对正午前后太阳照射光线的遮挡，通常应用在建筑南向外立面上；垂直式遮阳结构可实现对建筑东西向外立面太阳照射光线的遮挡，更加适用于上、下午太阳的高度较低的情况；挡板式遮阳结构适用于遮挡太阳正射时的光线。根据不同太阳的照射情况对遮挡结构类型进行选择。同时，为了确保遮阳结构不影响室内采光及通风，需要辅助增加人工或机械的移动开关，从而根据实际时间、天气等因素的变化，对遮阳结构进行调节。除此之外，考虑到绿色建筑外立面从节约能源和降低材料消耗等方面考虑，还需要利用多种主动或被动的节能措施，进一步提高节能效果。例如，在建筑外立面的东西方向上，可适当增加横向的遮阳条带结构，以此辅助遮阳结构减少进光量，从而避免室内的温度过热。通过这样的方式也能够在建筑外立面上形成良好的生物气候，从而进一步降低建筑施工材料和各类设备运行的能耗，在满足绿色建设要求的同时，降低建筑总成本。

4、创新性能研究

完成上述创新设计后，为了进一步验证该技术在实际应用中的效果，选择以某正在施工的建筑为例，针对其外立面，按照本文上述思路对其进行节能设计。为了对本文设计的节能技术应用效果进行评价，选择将完成施工后的建筑各区域内的施工成本作为评价指标，并将记录的结果绘制成如图３所示的实验结果。

图３中虚线部分表示为以往外立面设计中各个区域的最低施工成本。从图３可以看出，引入本文创设的节能技术后，各个区域的施工成本均明显低于限值。其主要原因是在实际施工过程中，按照本文上述思路完成对外立面的设计能够有效

降低对施工设备以及施工材料的使用，间接降低了施工能耗与施工材料的不合理损耗。因此，结合上述实验证明，本文设计的建筑外立面节能技术在实际应用中具有良好的节能效果，可为建筑外立面绿色建设提供技术支撑。

结束语

总而言之，外立面是建筑的主要构成部分，在设计时除了考虑外立面的功能之外，还必须做好其与环境之间的协调设计，合理控制能源使用量，进而解决当前世界各国普遍面临的能源危机，本文对此问题进行了深入探究。

参考文献：

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