中國(guó)有著世界最大的建筑市場(chǎng)，每年新增建筑面積全球第一！而綠色建筑又被喻為新時(shí)代中國(guó)高質(zhì)量發(fā)展的重要標(biāo)志。在建筑的全壽命周期內(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品質(zhì)建筑，作為建筑中節(jié)能、舒適關(guān)鍵組成部分的“門窗幕墻”，又應(yīng)該如何協(xié)同發(fā)展、創(chuàng)新進(jìn)步呢？
本文作者：林樹枝 工學(xué)博士、教授級(jí)高級(jí)工程師
現(xiàn)任廈門市建設(shè)局巡視員、副局長(zhǎng);住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部“全國(guó)超限高層建筑抗震設(shè)防審查專家委員會(huì)”成員;中國(guó)建筑學(xué)會(huì)建筑結(jié)構(gòu)分會(huì)常務(wù)理事等職務(wù)。
在本文中作者將結(jié)合多年來的相關(guān)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，通過豐富的案例圖解，圍繞門窗幕墻在設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵要素，以及發(fā)展趨勢(shì)，為您呈現(xiàn)綠色建筑之美！
綠色建筑發(fā)展——以廈門為例
廈門別稱鷺島，副省級(jí)城市、經(jīng)濟(jì)特區(qū)，東南沿海重要的中心城市。由廈門半島、離島鼓浪嶼、西岸海滄半島、北岸集美半島、東岸翔安半島、大小嶝島、內(nèi)陸同安、九龍江等組成，陸地面積1699.39平方公里，海域面積390多平方公里。截至2018年，廈門的綜合信用指數(shù)在36個(gè)省會(huì)及副省級(jí)城市排名第2，營(yíng)商環(huán)境居副省級(jí)城市第1位，外貿(mào)綜合競(jìng)爭(zhēng)力居全國(guó)第5位，廈門港集裝箱吞吐量位居全球第14位。2018年重新確認(rèn)國(guó)家衛(wèi)生城市(區(qū))。
城市價(jià)值：廈門地處夏熱冬暖地區(qū)，全年平均氣溫21攝氏度，既無嚴(yán)寒又無酷暑，城市尺度宜人。
美麗廈門——城在海上、海在城中、山海交融、城景相依
背景：綠色建筑發(fā)展的城市背景，蘊(yùn)涵了廈門市的相關(guān)管理部門對(duì)實(shí)施綠色建筑行動(dòng)的一貫主張。
廈門市人民政府發(fā)文——實(shí)施綠色建筑行動(dòng)：從2014年1月1日起，全部新出讓土地強(qiáng)制采用星級(jí)綠色建筑標(biāo)準(zhǔn);全部新出讓商品房采用一次性裝修到位。
綠色建筑發(fā)展：生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措
將綠色低碳理念落實(shí)到城市開發(fā)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)全過程
我們從廈門一系列的城市建筑群圖片中，可以直觀感受到綠色建筑理念。
天風(fēng)海濤、萬石涵翠
看得見山、望得見水
記得住的鄉(xiāng)愁
因地制宜推動(dòng)綠色建筑發(fā)展
綠色建筑的發(fā)展需要因地制宜的推動(dòng)，其中最關(guān)鍵的三點(diǎn)包括：
適宜的綠色建筑技術(shù)、整體化設(shè)計(jì)以及精細(xì)化設(shè)計(jì)。
PART1： 門窗幕墻的設(shè)計(jì)水平對(duì)綠色建筑和建筑節(jié)能指標(biāo)影響很大。
我國(guó)國(guó)土面積廣闊，各城市區(qū)域氣候、溫度差異化較大，針對(duì)不同氣候區(qū)域的門窗幕墻設(shè)計(jì)，進(jìn)行了一些規(guī)律性研究。
一、夏熱冬暖地區(qū)適宜的綠色建筑技術(shù)：
• 隔熱與遮陽
• 自然通風(fēng)和自然采光
• 綠化和垂直綠化
• 節(jié)約用水
• 土地資源集約利用
• 可再生能源應(yīng)用(太陽能（詞條“太陽能”由行業(yè)大百科提供）、風(fēng)能、海水源熱泵)
二、夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能重點(diǎn)部位
寒冷地區(qū)建筑節(jié)能的重點(diǎn)是保溫，炎熱地區(qū)建筑節(jié)能的重點(diǎn)是隔熱。廈門市地處夏熱冬暖地區(qū)，建筑節(jié)能以隔熱為重。
在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中，外窗是建筑與外界熱交換的最薄弱環(huán)節(jié)，透過窗戶的太陽輻射是建筑得熱的主要途徑。
建筑外遮陽的目的就是通過構(gòu)件遮擋，減少太陽對(duì)外窗的直接輻射，通過外窗遮陽隔斷（詞條“隔斷”由行業(yè)大百科提供）熱源是夏熱冬暖地區(qū)有效的建筑節(jié)能措施。
在綠色建筑設(shè)計(jì)應(yīng)用中的核心問題：大型公共建筑，或機(jī)關(guān)辦公建筑，若門窗或幕墻設(shè)計(jì)不合理，容易成為高能耗建筑。
三、夏熱冬暖地區(qū)綠色建筑技術(shù)原則
① 從“節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、室內(nèi)環(huán)境和運(yùn)營(yíng)管理”六大部分綜合考慮，盡可能選擇低成本高效益的技術(shù)。
② 優(yōu)先采用被動(dòng)式設(shè)計(jì)：在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)中，利用自然環(huán)境，通過對(duì)建筑朝向的合理布置、遮陽的設(shè)置、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱技術(shù)、有利于自然通風(fēng)的建筑開口設(shè)計(jì)等實(shí)現(xiàn)建筑需要的空調(diào)、通風(fēng)等能耗的降低。
③ 把主動(dòng)式設(shè)計(jì)作為輔助手段：通過機(jī)械設(shè)備干預(yù)手段為建筑提供空調(diào)通風(fēng)等舒適性環(huán)境控制。
④ 先通過被動(dòng)式技術(shù)入手并作為技術(shù)構(gòu)思的重點(diǎn)，通過設(shè)計(jì)方法進(jìn)行整體式調(diào)節(jié)。再通過主動(dòng)式技術(shù)進(jìn)行輔助、精細(xì)化調(diào)節(jié)。這樣就可以充分利用自然條件，借助設(shè)計(jì)方法，最大程度節(jié)約資源、節(jié)省能源。
從閩南古建筑設(shè)計(jì)中不難發(fā)現(xiàn)，歷來很重視建筑朝向、通風(fēng)、隔熱和遮陽。
同時(shí)，在廈門的既有建筑中，我們可以找到很多的運(yùn)用了綠色建筑設(shè)計(jì)理念的實(shí)例。
綠色建筑實(shí)例1—廈門財(cái)富中心
廈門財(cái)富中心全鋼構(gòu)、逆作法，不用外腳手架及木模板，絕大部分建筑材料為可回收材料，工期短，建筑垃圾少。
建筑物內(nèi)部設(shè)計(jì)中，電梯廳均與空中花園連通，全自然采光，有效減少白天開燈能耗。
采用50mm寬鋁合金遮陽百葉，可均衡室內(nèi)光線分布，減少眩光（詞條“眩光”由行業(yè)大百科提供）。
綠色建筑實(shí)例2—廈門洋塘保障房
微氣候分析示意圖
夏季典型日建筑陰影分析：南立面自遮陽效果一般，建議結(jié)合建筑立面強(qiáng)化自身遮陽設(shè)計(jì)。
建筑表面太陽日照時(shí)數(shù)分析
夏季及秋季：頂部和南面日照時(shí)數(shù)分別可達(dá)1310h和923h，低層建筑頂部和南部可充分利用太陽能。
熱島效應(yīng)分析
日照充沛處進(jìn)行綠化措施或采用透水地面，以減少熱島效應(yīng)。
自然通風(fēng)分析
建筑錯(cuò)落布局，東南面建筑低、西北面建筑高布局有利于自然通風(fēng)。
PART2：與門窗設(shè)計(jì)有關(guān)的綠色建筑技術(shù)
(1)自然通風(fēng)和自然采光:
通過優(yōu)化建筑總平面合理布局、主要功能房間靠窗布置、增大窗戶可開啟面積等措施，滿足日照、采光、通風(fēng)要求;
(2)綠化和垂直綠化:
因地制宜采用本地植物進(jìn)行屋頂綠化、垂直綠化，降低屋面傳熱系數(shù);小區(qū)、庭院綠化，增加室外透水地面面積;種植適應(yīng)當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥罈l件的鄉(xiāng)土植物;
東西向日射量是南向的1.24倍，屋頂水平向日射量是南向的2.78倍。因此，建筑朝向及屋頂隔熱特別重要。
建筑物朝向從古至今的沿襲——座北朝南
因此——
(3)窗戶的遮陽性能:東西向開窗盡量少，外窗比例要適當(dāng)，墻面可以考慮植栽隔熱。同時(shí)，夏熱冬暖地區(qū)，加強(qiáng)外遮陽設(shè)計(jì)，降溫效果最佳。
資料來源：臺(tái)灣陳海曙教授
夏季：要遮避太陽輻射，以降低室內(nèi)熱負(fù)荷。
冬季：要獲取太陽輻射，以增加室內(nèi)氣溫。
臺(tái)灣研究：外遮陽降低太陽輻射熱，效果明顯
在一系列的公共建筑、民用建筑熱工規(guī)范及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，我們看到很多對(duì)不同建筑物朝向的設(shè)計(jì)指導(dǎo)措施。
A、《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：“建筑物的向陽面，特別是東、西的窗戶，應(yīng)采取有效地遮陽措施。”
B、《夏熱冬暖地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：“居住建筑的外窗，尤其是東、西朝向的外窗宜采用活動(dòng)或固定的建筑外遮陽設(shè)施。”
C、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：“夏熱冬暖地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)的建筑以及寒冷地區(qū)中制冷負(fù)荷（詞條“冷負(fù)荷”由行業(yè)大百科提供）大的建筑，外窗(包括透明幕墻（詞條“透明幕墻”由行業(yè)大百科提供）)宜設(shè)置外部遮陽。”。
D、《廈門市建筑節(jié)能設(shè)計(jì)（詞條“建筑節(jié)能設(shè)計(jì)”由行業(yè)大百科提供）指導(dǎo)意見》提出：“廈門地處夏熱冬暖地區(qū)，建筑節(jié)能重點(diǎn)應(yīng)做好建筑遮陽、隔熱與通風(fēng)。”、“外窗(包括透明幕墻)宜采取各種固定或活動(dòng)式的外遮陽裝置等有效的遮陽措施，如花格、外擋板、外百葉、外卷簾等……建筑設(shè)計(jì)宜結(jié)合外廊、陽臺(tái)、挑檐等處理方式進(jìn)行建筑遮陽。”
E、《廈門市人民政府關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)能工作的實(shí)施意見》(廈府[2010]97號(hào))第十一條規(guī)定：“結(jié)合我市南方氣候特點(diǎn)，全面實(shí)施居住建筑外遮陽技術(shù)。臥室、起居室、書房等主要房間的南、東、西向外窗均應(yīng)設(shè)置外遮陽設(shè)施。遮陽率應(yīng)達(dá)到80%。”……
F、《廈門市建筑設(shè)計(jì)方案節(jié)能審查要點(diǎn)》中，對(duì)建筑遮陽提出了具體的要求，積極推進(jìn)遮陽這一有效的節(jié)能措施。
…… 外遮陽曾經(jīng)是廈門傳統(tǒng)建筑的重要元素：深遠(yuǎn)的挑檐、寬大的外廊、外置百葉窗……
廈門老房子的木質(zhì)百葉遮陽窗
類似遮陽構(gòu)建在鼓浪嶼等地的傳統(tǒng)建筑中隨處可見，在酷熱的夏季將炎炎烈日擋在房子外面。
廈門建筑外遮陽(回廊式建筑)
廈門建筑外遮陽(外廊式學(xué)校建筑)
廈門建筑外遮陽(騎樓式建筑)
騎樓式外遮陽系統(tǒng)：騎樓得以保留并發(fā)展的城市，地處夏熱冬暖地區(qū)，具有相似的沿海濕熱型氣候，夏季陽光猛烈，多雨、多臺(tái)風(fēng)。騎樓具有防曬、防雨和防臺(tái)風(fēng)的三大功能，有效的構(gòu)成了一個(gè)全天候的購(gòu)銷環(huán)境。
廈門現(xiàn)代建筑的外遮陽
小白鷺文化藝術(shù)中心：電動(dòng)百葉
BRT輪渡樞紐站：活動(dòng)外遮陽與水平固定外遮陽
思明區(qū)圖書館：遮陽百葉與建筑造型一體化設(shè)計(jì)，形成“書本”的造型，表達(dá)了圖書館建筑的特有造型元素。
廈門國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓：東、西向設(shè)置了與建筑造型一體化的固定外遮陽
五緣水鄉(xiāng)：設(shè)計(jì)了挑檐、連廊，將建筑遮陽融入到建筑造型中
廈門文化藝術(shù)中心：Low-E中空、遮陽節(jié)能改造效果
廈門市遮陽措施總匯：外遮陽、水平式、固定式
PART3:門窗幕墻設(shè)計(jì)中的精細(xì)化
(1)門窗幕墻綠色建筑設(shè)計(jì)理念中，節(jié)能玻璃，尤其是LOW-E玻璃的應(yīng)用非常廣泛。
各類玻璃日射量
Low-E玻璃節(jié)能原理
減少二次輻射熱傳遞，但不會(huì)阻隔可見光（詞條“可見光”由行業(yè)大百科提供）透進(jìn)室內(nèi)，不會(huì)產(chǎn)生光污染。
合理開窗有利于自然通風(fēng)
(2)、通風(fēng)設(shè)計(jì)中考慮自然通風(fēng)的狀態(tài)，能夠有效減少能耗并持續(xù)提供健康空氣。
在自然通風(fēng)狀態(tài)下，只要室內(nèi)溫度不超過29℃，相對(duì)濕度不超過80%，都會(huì)感覺比較舒適。
合理開窗有利于自然采光
在綠色建筑設(shè)計(jì)理念的發(fā)展過程中，我們關(guān)注到2019門窗幕墻在轉(zhuǎn)型升級(jí)的發(fā)展中值得關(guān)注的幾個(gè)方向，這些方向也是精細(xì)化設(shè)計(jì)的基本出發(fā)點(diǎn)。
1、全幕墻的高端超高層住宅
2、外窗與PC復(fù)合
3、裝配式幕墻
4、外窗、幕墻與太陽能板復(fù)合
5、高性能外窗
6、遮陽與建筑一體化
全幕墻的高端超高層住宅【案例】
廈門帝景苑
全國(guó)最高的全鋼結(jié)構(gòu)住宅大樓。5幢，62層，建筑高度258米住宅公建化：高檔內(nèi)外裝修，外圍護(hù)全部采用幕墻。主體結(jié)構(gòu)可以是純鋼結(jié)構(gòu)，外圍護(hù)采用幕墻，但造價(jià)高，能耗大。
外窗+PC集成制作與安裝【案例】
裝配式幕墻新技術(shù)【案例】
裝配式幕墻新技術(shù)具有幾大特色：
(1)利用專業(yè)的工廠設(shè)備和生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)幕墻的結(jié)構(gòu)、保溫防水、外裝飾一體化的大板塊在工廠組裝完成。
(2)大板塊組件在項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)與主體結(jié)構(gòu)經(jīng)過簡(jiǎn)便的連接固定就可以完成幕墻的安裝。
(3)分格構(gòu)造有規(guī)律，板塊模數(shù)統(tǒng)一。
(4)單元式玻璃幕墻本身就是裝配式建筑幕墻。
外窗、幕墻與太陽能板復(fù)合【案例】
高性能外窗【案例】
高性能外窗通常要滿足幾個(gè)基本特色：
(1)建筑外窗可開啟面積不小于外窗總面積的30%，建筑幕墻具有可開啟部分或設(shè)有通風(fēng)換氣裝置。
(2)建筑外窗的氣密性不低于現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑外窗氣密性能分級(jí)及其檢測(cè)方法》規(guī)定的4級(jí)要求。
(3)采用Low-E玻璃，或雙銀Low-E玻璃。
遮陽與建筑一體化【案例】
建筑遮陽卷簾，采用窗洞鑲嵌式安裝，遮陽如窗戶構(gòu)件一般塞入洞口，使用更方便，受力更合理，可有效解決臺(tái)風(fēng)破壞隱患。
建筑一體化：從建筑設(shè)計(jì)階段就將外遮陽同時(shí)考慮，預(yù)留遮陽構(gòu)件及傳動(dòng)裝置的位置，使遮陽產(chǎn)品完美的融入建筑造型。外遮陽不但不成為一種外掛的累贅附屬物，反而成為建筑的特色元素。
結(jié)構(gòu)一體化：一體化的設(shè)計(jì)，還必須考慮外遮陽設(shè)備在結(jié)構(gòu)力學(xué)性能上與建筑物完美結(jié)合。
針對(duì)門窗幕墻的綠色設(shè)計(jì)理念的心得體會(huì)：
(1)應(yīng)結(jié)合夏熱冬暖地區(qū)的氣候特點(diǎn)，進(jìn)行門窗幕墻的設(shè)計(jì)。建筑盡量座北朝南，減少東西向開窗。窗戶開啟扇要大，以利通風(fēng)。外窗和幕墻宜采取遮陽措施，玻璃選用LOW-E中空，或微反射玻璃。
(2)外窗應(yīng)使用高性能的窗戶。采用外墻裝配時(shí)，外窗與PC構(gòu)件可集成制作。窗戶、幕墻、遮陽系統(tǒng)要與墻體一體化設(shè)計(jì)，確保建筑風(fēng)格和良好的外觀。
(3)可結(jié)合垂直綠化和屋頂綠化，屋頂、外窗、幕墻、遮陽系統(tǒng)與太陽能板復(fù)合，降低能耗，減少碳排放，達(dá)到理想的建筑節(jié)能效果。
