胡乾

摘 要：圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能作為建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的最重要組成部分之一，一直是綠色建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。由于建筑外立面形態(tài)、材料、構(gòu)造等因素對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能性能起著決定性作用，綠色建筑外立面節(jié)能設(shè)計(jì)的研究就成為了當(dāng)今時(shí)代建筑設(shè)計(jì)的重要課題。本文主要通過(guò)遮陽(yáng)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的成功案例進(jìn)行了具體的剖析，希望能夠通過(guò)本文的分析更加完整的總結(jié)現(xiàn)代綠色建筑外立面設(shè)計(jì)理論，為今后的設(shè)計(jì)起指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：綠色建筑;建筑遮陽(yáng);建筑外立面

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著全球經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，世界大部分國(guó)家都加速了城市化的進(jìn)程。伴隨著城市擴(kuò)張、高樓林立，建筑能耗在能耗總量中的占比也在逐年的攀升。2019年我國(guó)開(kāi)始實(shí)行新修訂的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2019），在該標(biāo)準(zhǔn)中綠色建筑的定義是：在全壽命期內(nèi)，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑。

1 綠色建筑的設(shè)計(jì)原則

1.1 充分尊重自然、尊重環(huán)境

對(duì)自然環(huán)境的關(guān)心是建筑師設(shè)計(jì)低能耗建筑的根本，是一種環(huán)境共生意識(shí)的體現(xiàn)。建筑工作者的心態(tài)首當(dāng)其沖需要調(diào)整，需要充分認(rèn)識(shí)到建筑是自然環(huán)境的一個(gè)組成部分，將兩者之間的關(guān)系正確處理好。

1.2 對(duì)使用者的關(guān)心

建筑內(nèi)部是每個(gè)人每日工作、生活以及起居的微觀的環(huán)境，該環(huán)境的品質(zhì)直接而且深刻地左右著人們的工作效率和生活質(zhì)量。因此，綠色建筑不可以用降低使用者使用舒適度的方式來(lái)降低能耗。

1.3 順應(yīng)未來(lái)科技的發(fā)展趨勢(shì)

可持續(xù)思想是綠色建筑的發(fā)展的目標(biāo)，但實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的方法還尚在探索中。建筑設(shè)計(jì)中需要預(yù)留更多的彈性空間以供未來(lái)科學(xué)技術(shù)的施展，這就要求建筑結(jié)構(gòu)、建筑設(shè)備等方面具有足夠的靈活性。

2 綠色建筑外立面設(shè)計(jì)影響因素

2.1 氣候因素

自誕生之日起，建筑的首要功能就是為人類(lèi)提供庇護(hù)空間，以使人類(lèi)能夠在不同的氣候條件下生存?？諝狻L(fēng)、降水和太陽(yáng)輻射等氣候條件，創(chuàng)造了多種多樣的土壤、水文、植被等自然基礎(chǔ)條件，它們決定了世界各地的風(fēng)俗習(xí)慣和民族文化，進(jìn)而影響著不同地域的建筑立面形象。由此可見(jiàn)，氣候是綠色建筑外立面的重要決定因素。

2.2 基地因素

一個(gè)建筑的基地環(huán)境，直接影響到建筑的布局、節(jié)能技術(shù)的選擇以及外立面的形式。建筑與環(huán)境場(chǎng)所的相互滲透，賦予了建筑特殊的生命力。從綠色建筑思想的角度上講，不同基地環(huán)境（地形、地貌、形狀、朝向、功能、周邊建筑性質(zhì)等）的兩個(gè)建筑不可能完全相同。因此，在進(jìn)行綠色建筑的外立面設(shè)計(jì)時(shí)，不能用其它建筑的立面不加分析地生搬硬套，這不僅帶來(lái)資源和能源的浪費(fèi)，而且會(huì)造成建筑的形象的千篇一律。

2.3 經(jīng)濟(jì)因素

人的一切行為都需要價(jià)值觀的指導(dǎo)，建筑立面形式的選擇也體現(xiàn)著一定的價(jià)值觀。要建造可持續(xù)的綠色建筑，就必須以長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光看問(wèn)題，改變傳統(tǒng)的建筑價(jià)值觀。在建筑中采取適當(dāng)?shù)木G色節(jié)能技術(shù)，才能使環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的效益最大化。我們可以利用很多低成本高效率的措施和辦法，比如利用天窗采光、遮陽(yáng)百葉或地源熱泵供暖和供冷等，只要簡(jiǎn)單地改變一下設(shè)計(jì)，少許增加一點(diǎn)前期費(fèi)用，在后期就可以大大降低能耗，帶來(lái)更持續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 美學(xué)因素

建筑的外立面與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一是生態(tài)美學(xué)的基本標(biāo)準(zhǔn)。建筑作為自然界的一部分，不僅需要與環(huán)境完成正常的能量交換與物質(zhì)循環(huán)的過(guò)程，而且還應(yīng)與外部環(huán)境的其它因素做到和諧共存。只有在設(shè)計(jì)中綜合考慮與這些環(huán)境因素的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，才能使建筑真正生長(zhǎng)于環(huán)境中。

3 建筑外立面遮陽(yáng)系統(tǒng)的應(yīng)用

建筑物冬季保溫和夏季制冷設(shè)備的成本，以及設(shè)備運(yùn)行中的高能耗，要求設(shè)計(jì)師本著對(duì)環(huán)境和投資方的責(zé)任而應(yīng)該充分考慮這一問(wèn)題。而在現(xiàn)代建筑中，大面積的窗戶甚至是玻璃幕墻的使用并不利于建筑節(jié)能，這使得遮陽(yáng)成為了現(xiàn)代低能耗建筑外立面設(shè)計(jì)的一種趨勢(shì)。外立面遮陽(yáng)系統(tǒng)分為建筑構(gòu)件遮陽(yáng)、自遮陽(yáng)、表皮遮陽(yáng)、智能遮陽(yáng)、綜合遮陽(yáng)五類(lèi)，并分別通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀案例中的創(chuàng)新應(yīng)用方法的分析，總結(jié)出滿足建筑不同需求的相應(yīng)的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)方法。

3.1 建筑構(gòu)件遮陽(yáng)系統(tǒng)

遮陽(yáng)構(gòu)件往往具有很強(qiáng)的靈活性，使人們可以輕松地調(diào)節(jié)其大小、方向、位置，以達(dá)到最大程度地降低建筑能耗、提高室內(nèi)舒適度的目的?，F(xiàn)在廣泛使用的遮陽(yáng)構(gòu)件的造型、材料、排列方式都具有很強(qiáng)的靈活性，已經(jīng)漸漸地成為建筑師直觀表達(dá)、建筑思想、建筑技術(shù)和建筑地域性的主要手段。

魁北克圖書(shū)館坐落于加拿大渥太華河和圣勞倫斯河交匯處，加拿大第二大城市蒙特利爾。建筑包括公共圖書(shū)館、兒童圖書(shū)館、魁北克歷史檔案藏品區(qū)和圖書(shū)館管理區(qū)域共四個(gè)不同功能的公共空間。建筑利用玻璃幕墻、磨砂玻璃百葉結(jié)合的建筑外殼將圖書(shū)館統(tǒng)一成一個(gè)整體。外立面虛實(shí)結(jié)合，有些區(qū)域通透開(kāi)敞，有些區(qū)域私密封閉。下沉的天井為低層空間提供了充足的光照和良好的景觀。建筑的外表皮用可旋轉(zhuǎn)的磨砂玻璃遮陽(yáng)百葉包裹起來(lái)，調(diào)節(jié)了光照和熱輻射。在圖書(shū)館內(nèi)部，邊緣是閱讀區(qū)，能夠獲得足夠的陽(yáng)光和良好的視野，藏品集中擺放在中間，與閱讀區(qū)有木質(zhì)格柵相隔，保證了書(shū)籍不受陽(yáng)光直射。在冬季，打開(kāi)的遮陽(yáng)百葉使陽(yáng)光可以射入建筑內(nèi)部，太陽(yáng)輻射也有助于建筑保溫。

3.2 自遮陽(yáng)系統(tǒng)

隨著建造技術(shù)和建筑材料的發(fā)展，現(xiàn)代建筑的形體更加豐富多變，利用建筑形體遮陽(yáng)成為了建筑遮陽(yáng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。充分考慮建筑整體或局部形體，利用建筑之間或建筑自身產(chǎn)生的陰影，以減少屋頂和立面窗口熱量進(jìn)入的目的。建筑形體遮陽(yáng)包括兩種類(lèi)型：互遮陽(yáng)和自遮陽(yáng)。建筑互遮陽(yáng)方式在我國(guó)江南的傳統(tǒng)民居中得到廣泛的應(yīng)用，起到了很好的作用。

米澤爾法特儲(chǔ)蓄銀行要求設(shè)計(jì)方案富于創(chuàng)意，同時(shí)兼具人文關(guān)懷。滿足了該銀行總部的這一設(shè)計(jì)初衷，該建筑不僅為當(dāng)?shù)厥忻裉峁┝艘粋€(gè)全新的可持續(xù)性公共空間，同時(shí)也成為該市標(biāo)志性的建筑。這座建筑物尺寸、規(guī)模和形式，都是與附近的村莊建筑參數(shù)化計(jì)算的結(jié)果，具有高度的關(guān)聯(lián)性，和諧地融入當(dāng)?shù)睾I的環(huán)境中，與周?chē)某鞘协h(huán)境形成了優(yōu)雅的平衡。

3.3 表皮遮陽(yáng)系統(tǒng)

在遮陽(yáng)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，構(gòu)件遮陽(yáng)是建筑設(shè)計(jì)中最常用的做法，但無(wú)論是水平、垂直遮陽(yáng)還是擋板遮陽(yáng)，對(duì)采光、視線及通風(fēng)都有或多或少的不利影響。而且，即使是由水平、垂直遮陽(yáng)組合而成的綜合遮陽(yáng)對(duì)東西向的上午和下午的遮陽(yáng)效果也無(wú)法完全滿足需求。這里所說(shuō)的肌理是指建筑的表皮和紋理，既代表了材料的質(zhì)感，又體現(xiàn)了表皮的形態(tài)。在現(xiàn)代建筑中，肌理已經(jīng)成為認(rèn)識(shí)建筑的最直觀媒介。綠色建筑表皮的肌理設(shè)計(jì)還能加強(qiáng)外立面對(duì)溫濕度、陽(yáng)光、風(fēng)雨等外界環(huán)境因素的應(yīng)對(duì)，遮陽(yáng)也是諸多問(wèn)題之一。

基于對(duì)嶺南地區(qū)特殊氣候的考慮，建筑的出發(fā)點(diǎn)是利用遮陽(yáng)減少直接太陽(yáng)輻射，以提高使用空間熱環(huán)境舒適度。結(jié)合建筑具體部位的功能與形式，采用了多種不同形式的遮陽(yáng)手法。在建筑南北兩側(cè)設(shè)置了奶酪墻，與玻璃幕墻形成雙層外皮，近10m高的奶酪墻為內(nèi)層玻璃幕墻提供了大面積的陰影，有效地遮擋了太陽(yáng)的直接輻射。

3.4 動(dòng)態(tài)可變的智能遮陽(yáng)系統(tǒng)

智能遮陽(yáng)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息通信技術(shù)、建筑材料技術(shù)諸多方面的綜合運(yùn)用，其目的是實(shí)現(xiàn)遮陽(yáng)構(gòu)件的自主智能調(diào)節(jié)。智能化的實(shí)現(xiàn)離不開(kāi)高科技的支持，隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，當(dāng)今的遮陽(yáng)智能化也飛速發(fā)展，尖端遮陽(yáng)產(chǎn)品已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的模式，變得更加綜合化、人性化。

哈佛大學(xué)設(shè)計(jì)研究生院是各種先進(jìn)的綠色建筑技術(shù)的試驗(yàn)場(chǎng)?；舨緸槠浣ㄔ炝艘粋€(gè)高技術(shù)動(dòng)態(tài)遮陽(yáng)立面，在標(biāo)準(zhǔn)的玻璃材料基礎(chǔ)上利用自適應(yīng)式燒結(jié)技術(shù)，在玻璃中加入不透明圖形，用于控制太陽(yáng)輻射熱的進(jìn)入，調(diào)節(jié)光線，同時(shí)保證玻璃足夠的透明度，不遮擋室外景觀。自適應(yīng)式燒結(jié)技術(shù)在傳統(tǒng)印花玻璃的標(biāo)準(zhǔn)做法的基礎(chǔ)上增加了對(duì)圖形的電動(dòng)控制，使其可以隨時(shí)間變化而改變。

3.5 適應(yīng)性強(qiáng)的綜合遮陽(yáng)系統(tǒng)

在一些建筑中，單純的采用一種遮陽(yáng)形式并不能滿足需求，根據(jù)建筑各立面或不同部位的遮陽(yáng)需求分別選擇相應(yīng)的遮陽(yáng)形式，就形成了綜合式遮陽(yáng)系統(tǒng)。例如，水平遮陽(yáng)十分適合遮陽(yáng)南向角度較高的陽(yáng)光，而垂直遮陽(yáng)適用于東、西兩側(cè)角度較低的陽(yáng)光，在建筑東南和西南方向的立面，需要將水平與垂直遮陽(yáng)相結(jié)合，才能遮擋來(lái)自這兩個(gè)方向角度較低的斜向陽(yáng)光。

在綜合式遮陽(yáng)的設(shè)計(jì)中，要根據(jù)建筑特殊位置的具體情況，考慮太陽(yáng)入射光線的角度和高度以及風(fēng)向、風(fēng)速的特點(diǎn)，分別選擇適宜的遮陽(yáng)措施，組合設(shè)置于建筑的外立面。同時(shí)，建筑師還要考慮到不同遮陽(yáng)構(gòu)件的交接和建筑的整體效果。在綠色建筑外立面設(shè)計(jì)中，合理地運(yùn)用綜合式遮陽(yáng)往能夠?yàn)榻ㄖ⒚鎰?chuàng)造亮點(diǎn)，是綠色建筑設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程的重要手段。

墨爾本皇家理工大學(xué)專(zhuān)科學(xué)院位于澳大利亞維多利亞州首府墨爾本市中心，八層高的雙層幕墻外層包括了超過(guò)16000個(gè)人工安裝的半透明玻璃盤(pán)。它的設(shè)計(jì)師肖恩·高賽爾所在的設(shè)計(jì)中心總部就設(shè)在墨爾本，并長(zhǎng)期致力于這種蜂窩式重復(fù)單位立面設(shè)計(jì)方法的探索和研究。在本項(xiàng)目中，分組的光盤(pán)隨著太陽(yáng)位置的變化自動(dòng)繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，建筑師在設(shè)計(jì)中心的立面設(shè)計(jì)中努力追求展示更創(chuàng)新的太陽(yáng)能技術(shù)和綠色技術(shù)策略，賦予了建筑一個(gè)可變的智能立面。

4 結(jié)束語(yǔ)

低能耗建筑沒(méi)有統(tǒng)一的外立面形式，往往需要因地制宜地根據(jù)具體情況具體分析。不同的外立面設(shè)計(jì)，有的利用雙層幕墻、有的利用生態(tài)材料、有的利用遮陽(yáng)、有的與太陽(yáng)能或綠化結(jié)合，不同的設(shè)計(jì)手法會(huì)使建筑產(chǎn)生不同的立面效果，也會(huì)在不同方面降低建筑的能耗。在建筑設(shè)計(jì)思想多元并存，技術(shù)手段豐富多樣的今天，建筑師需要轉(zhuǎn)變固有的設(shè)計(jì)觀念和態(tài)度，及時(shí)了解技術(shù)的發(fā)展影響下的新技術(shù)、新材料的出現(xiàn)，并將這些新的設(shè)計(jì)手段與優(yōu)秀的傳統(tǒng)方法結(jié)合，設(shè)計(jì)出更多優(yōu)秀的低能耗的建筑，這對(duì)于地球和人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]金鑫.基于案例分析的現(xiàn)代建筑遮陽(yáng)發(fā)展趨勢(shì)研究[D].天津：天津大學(xué)，2013.

[2]王振.夏熱冬冷地區(qū)雙層皮玻璃幕墻的氣候適應(yīng)性設(shè)計(jì)策略研究[D].武漢：華中科技大學(xué)，2004.

[3]王珣.基于自然風(fēng)利用的建筑設(shè)計(jì)研究[D].天津：天津大學(xué)，2013.

[4]張揚(yáng).建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2006.

[5]馮凌英.建筑一體化設(shè)計(jì)中遮陽(yáng)構(gòu)件的運(yùn)用研究[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2011，（5）.

[6]孔凡華，鐘力力.建筑材料與光線運(yùn)用的技術(shù)表達(dá)——淺析意大利建筑師佐·皮亞諾的兩個(gè)作品[J].中國(guó)建材，2011，（8）.

[7]王寶龍，楊欣，王軼堯，等.低碳幕墻在公共建筑中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)研究，2013，（2）.