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1、浅谈现代建筑外界面与节能技术摘要：在经济快速发展的社会背景下，社会大众对于建筑美学的要求日渐提高。建筑外界面作为建筑形态的主要物质基础，受到愈来愈多的关注。所以，建筑外界面设计与节能技术应用的有机整合就成为时下一项极为现实的工作。关键词：建筑；外界面；节能一、保温隔热技术 现代建筑外界面总体经历了从重到轻、从实到透、从厚到薄的过程。随着建筑材料由厚重向轻质、通透发展，其本身的热工性能受到了很大的影响。为了改善这一状况，建筑外界面开始从单层发展到双层，甚至是多层。而外界面的单层化、双层化及多层化是以技术为支撑的，通过材料组合与维护结构实现的单层化、双层化及多层化。 1.1单层界面 单层界面是建筑
2、诞生之日起，一直沿用至今的界面处理方式。它通常是靠自身导热系数和材料性能实现对建筑室内的温度控制。单层界面的发展经历了从木头、石头、混凝土等原材料到今天的玻璃、金属、塑料、薄膜等轻质合成材料。 单层界面的建筑通常是靠界面厚度和材料改善保温隔热性能的。在我国东北地区砖混结构砖墙做法普遍采用50CM，华北地区37CM，胶东地区24CM，就是根据地区气候差异，通过墙体厚度的改变改善建筑室内环境温度的应对策略。 另外一种就是运用物理性能良好的材料作为建筑的外界面，这也成为当前很多建筑师积极尝试的方向。美国著名建筑大师弗兰克劳埃德赖特设计的西塔里埃森就是采用传统材料改善建筑内环境的优秀案例。西塔里埃森坐
3、落在威斯康星州的荒漠之中，是一片单层的建筑群，其中包括工作室、作坊、赖特和学生们的住宅、起居室、文娱室等等。西塔里埃森的建筑形式非常特别，它采用当地的石块和水泥筑成厚重的矮墙和墩子，以对抗那里的气候炎热，雨水稀少。上面用木料和帆布遮盖，树木与藤蔓的点缀，增加了建筑屋面的隔热性能。 粗厉的乱石墙、没有油饰的木料和白色的帆布板错综复杂地组织在一起，有的地方像石头堆砌的地堡，有的地方像临时搭设的帐篷。在内部，有些角落如洞天府地，有的地方开阔明亮，与沙漠荒野连通一气。屋面呈45倾斜的混凝土结构则是以当地的巨大圆形石头为骨料，加上木屋架和帆布蓬的有机结合，使得该建筑与亚利桑那沙漠融为一体。界面形态、肌理
4、、色彩在呼应自然的同时，极大地解决了建筑的隔热性能。 1.2双层界面 双层界面运用于建筑外墙的构造方式有很多，但归根结底就是建筑外层界面与内层界面脱开一段空隙的双层墙体。双层界面最为直接的方式就是在传统的外墙增加一层玻璃幕墙，内层界面可以为玻璃墙体、砖墙、木质墙等。由于玻璃的全透明、半透明和不透明，可以增加建筑的层次，产生有别于传统的建筑界面形态。建筑师绍尔布鲁赫与赫顿设计的柏林消防警察局就在双层界面方面做出了有益的尝试。该建筑在传统墙面的基础上，在外围增加一层“衣服”，其中设置可开启的百叶，增强了建筑的保温隔热性能。与此同时，简单的长方体块因为外层界面的营造，展现出非同寻常的效果，几乎同样大
5、小的玻璃块因为色彩的抽象变化显示出如同抽象画面的效果。 1.3多层界面 多层界面通常是在双层界面的基础上，在中间的空气间层设置帷慢、遮阳装置等辅助界面，形成三层界面甚至是多层界面。多层界面一般是由于内、外层界面热工性能较差，为了达到要求，增加第三层界面，以降低界面材料自身性能的缺陷。最为常见的就是双层玻璃界面之间安装遮阳百叶等方式。 美国著名建筑师赫尔穆特扬(Helmut Jahn)设计的位于德国柏林波茨坦广场的索尼中心(Sony Center)就是采用多层界面的典范。索尼中心由7栋相对较为独立的建筑围合而成，除靠近雷普兹格广场(Leiptzger Platz)的是一座26层、103m高的办公
6、楼，其余建筑大多在10层左右。建筑师在运用界面的过程中，采用了两种方式:一是在索尼总部大楼中使用了点式玻璃幕墙、内层玻璃幕墙和遮阳板组成的三层界面;二是在屋顶采用的椭圆形伞状界面成为几栋建筑的第三层皮肤。 建筑群充满动感和类型丰富的空间与极简的高技术处理手法形成对比。由于建筑大部分界面采用了玻璃，所以建筑成为城市的发光体。光的运用，无论是自然光还是人工照明都是设计的精髓所在。仿佛织物一样的界面对自然光和人工照明都起到调节作用。三层界面的采用使得材料本身的性能缺陷得到了巨大的改善，有效地减少了辐射热，使得建筑群体的保温隔热性能得到了保障。索尼中心的界面特性使得建筑成为一个半透明的世界，光线可以穿
7、透它，在其中反射和折射，从白天到夜晚，它的形象和氛围不断变化。这不仅改变了外观的效果，同时，也节约了能耗，提高了环境的舒适度，成为城市中璀璨的明珠。 二、节能技术与现代建筑外界面设计的整合 2.1通风技术的采用 2.1.1通风技术 （1）通风能耗与建筑平面形式 在建筑的功能组合中，不同的使用需求要求不同的空间排布和空间规模。在满足各自功能及流线的前提下，合理的建筑组合形式和外轮廓有利于室内气流环境的优化。建筑平面形式的选择需在平衡建筑形式、功能组织及空间划分等制约因素的基础上，结合当地所在区位的风向、风级等特征及建筑类型所特需的温湿度、舒适性及节能等要求，经各种利弊关系的权衡之后，进行有选择地
8、搭配布局。 （2）通风方式与建筑形体的关系 建筑形式的选择是对通风方式的呼应，多数情况下，建筑通风是比较复杂的，温度差及气压差是风形成循环的原始动力。 2.1.2热压通风 双层界面的空腔形成了很好的空气间层。由于外层界面采用的是玻璃，所以建筑本身被“阳光房”所包裹。间层的空气经过阳光的照射，温度会升高。双层界面正是利用间层的空气受热，通过传导、对流，形成空气的流动与交换。当然，为了实现良好的通风效果，需要在外层界面和内层界面的上下端各设一个可开闭的通风口。在夏季，内外界面的四个通风口均为开启状态，根据热空气上升的原理，受热的空气会从上端的开口排出，随之温度较低的空气会从下端的开口补充进入；在冬
9、季，开界面的上下端开口关闭，内界面上下端开口开启，以利于室内空气的自循环。 2.1.3覆土建筑 为了提高建筑的热工性能，部分建筑向下发展，选择了覆土的形式。覆土建筑保温隔热性能优势非常明显，但是随之而来的是环境潮湿和通风性较差。为了改善这两个问题，建筑的基底做成空腔，建筑一侧的界面设为双层，这样就形成了“L”型的空气通道，以利于潮湿空气的及时导出。 2.2保温与隔热技术的采用 （1）特朗伯墙系统 利用向阳玻璃面加热后部空气层的原理，由法国太阳能实验室 Felix Trombo提出。这种技术需要双层界面，但是特朗伯墙系统的双层界面绝非通常所指的双层玻璃，它需要外层是玻璃，内层是高蓄热性的厚实墙体
10、。墙体的外表面涂成黑色或某种深色，以便有效地吸收阳光。冬季白天，集热蓄热墙吸收穿过玻璃采光面的阳光，通过传导、辐射及对流，把热量送至室内，能够保证室内环境的温暖；在寒冷的夜晚，蓄积了热量的蓄热墙体能够在较长的时间内持续释放热量，保障室内环境处于自然取暖状态。夏季时，利用排风孔排出热空气，凉风从北窗进入室内，加强了空气对流，使室温得到下降。采用集热蓄热墙式被动式太阳房室内温度波动较小，有利于室内环境舒适性的建立。 （2）覆土建筑 与地面建筑相比，地下建筑能够免受风、霜、雨、雪和太阳辐射等外界环境自然因素的直接影响，所以建筑内的温度波动范围小，冷热负荷比地上建筑少。地下工程采暖、空调的耗能量约为地
11、面同类型工程的10%。覆土建筑把可见的垂直外界面表面积减少，屋顶界面成为一个可观、可感、可进入的建筑外界面。它能有效的使建筑与周围环境连为一体，增加绿化面积，提高绿化率，提供更多的开放空间，增加建筑的场所感。 （3）种植屋面 种植屋面有时也称作屋顶花园，是指利用植生混凝土空隙部位的透气、透水等性能，渗透植物所需营养，在建筑物的屋顶种植花草树木。种植屋面能够改善顶楼居住环境，具有保温隔热、保水护面、降低噪音等作用。同时能够有效降低城市热岛效应，提高建筑外界面的美感，塑造宜人、舒适的室内环境和城市形象。 三、结语 随着人们对环境舒适需求的日益提高，建筑外界面的自动调节和智能控制成为未来发展的一股潜
12、流。如今综合建筑日益庞大，一座建筑成为“微缩城市”的设想开始努力向实践应用靠近，使得人为控制的难度逐渐加大，甚至变得不可能，这也是建筑外界面实现自动化与智能化的巨大推动力。一座没有自动调节与智能控制系统的建筑，只能在一定程度上实现界面的调节，而无法根据时刻变化的环境作出反应，它就像一个静止的机体，必将被有着生命的建筑替代。因为传统的建筑不能更大的为使用者提供舒适的环境，所以我们要引进环境控制系统，从而改善静态建筑的不足。正是这个控制系统，为建筑外界面提供了最大的延展性与合理性。从而减少取暖、制冷、通风、照明所需要的能量。自动调节和智能控制系统与建筑外界面的结合，有助于改善人工环境条件，提高能源利用率，为建筑的能耗降低提供了可能性和可操作性。 参考文献： 【1】 李海英，白玉星.高建岭等.生态建筑节能技术及案例分析.第一版.北京：中国电力出版社，2007（10）. 【2】 夏云，夏葵，施燕.生态与可持续建筑.第一版.北京：中国建筑工业出版社，2001. 【3】 Peter Fsmith. Architecture in a climate of Change： A guide to sustainable design . Burlington： Architectural Press， 2005.