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　　摘要：本文针对昆明地区公共建筑节能发展的现状进行研究，着重通过对外维护结构部分进行探讨，剖析外围护结构中的诸多现状问题。如造型设计影响下的办公空间照度不均、幕墙设计引起的眩光和夏季室内温度过高、外立面保守设计引起的人工照明时间过长和外围护结构中窗的密闭性较差等问题，研究和总结了针对节能设计标准与外维护结构设计矛盾与统一的原则，通过现代技术方法和措施，努力实现昆明地区特有的节能建筑。
　　关键词：办公建筑　建筑节能　建筑遮阳建筑技术　采光　窗
　　中图分类号：TU111
　　文献标识码：B
　　文章编号：1004-8537(2011)10-0151-03
　　
　　发展是人类社会永恒的主题，但面对世界范围内的人口剧增、土地严重沙漠化、自然灾害频发、全球气候变暖、淡水资源的日渐枯竭等生存环境危机，人类不得不明白“人类只有一个地球”。哥本哈根世界气候大会(《联合国气候变化框架公约》缔约方第15次会议)，于2009年12月7至18日在丹麦首都哥本哈根召开。哥本哈根世界气候大会标志着21世纪的社会将是低碳需求的社会，并预示着绿色建筑发展新时代的到来。在大会召开之际，中国宣布到2020年国内碳排放比2005年下降40％～45％的决定。
　　昆明地处东径102°43’、北纬25°02’，属低纬高原，地貌复杂多样，地形高差较大+在气候上存在着明显的垂直差异和水平差异。在山区有“山下花开山上雪”、“踊山分四季、十里不同天”的景象。全年日照时数2470.3h，年日照百分率为56％，冬季日照时数为700.2h，季日照百分率71.7％，春季日照时数785.1，季日照百分率67.7％，夏季日照时数471.6，季日照百分率38.3％，冬季日照时数513.3，季日照百分率49％，冬至日太阳高度角2°41’～41°31’，主导风向SW18～SW23(西南风)，平均风速2.5m/s。最大降水153.3mm，年平均降水1003.8mm。最冷月平均气温7.7℃，最热月平均气温19.8℃，属温和地区。
　　随着全国各地区地方民用建筑节能设计标准的编制，代表着建筑设计发展尤其是节能设计的发展已经趋向于一个精细化设计和地域化设计的趋势。
　　
　　昆明地区办公建筑外围护结构问题
　　
　　昆明地处温和地区，气候环境怡人，为建筑创作提供了开阔的空间，但是在设计过程中往往为协调造型需求，现代办公建筑开窗位置不均匀导致内部照度不均匀，大范围长时间人工照明导致能源浪费。
　　大面积幕墙设计导致室内眩光，或夏季引起室内温度过高，冬季室内温度过低由空调调节室内气候带来的能源浪费。
　　外立面保守设计，满足现行参照夏热冬暖地区建筑节能设计标准，室内照度在阴天情况下，需要借助人工照明来满足照度要求。如何尽量利用自然光减少人工照明时间，是建筑外围护构造设计努力的目标。
　　现状外围护构造中窗的密闭性大部分不能满足外窗密闭性级别要求，成为昆明地区办公建筑节能问题的症结，也是急需解决的问题。
　　整体看来在节能设计角度对于办公建筑设计尤其是开窗的问题缺乏一种科学的设计思路。
　　
　　矛盾与统一
　　
　　依据民用建筑热工设计分区标准，昆明属温和地区。在办公建筑设计中需要着重处理夏季通过引导自然通风，调节室内热环境。风冬季适当保温，通过建筑自身调节提高办公环境温湿度。
　　在方案设计过程中，现行昆明公共建筑节能设计规范参照夏热冬暖地区公共建筑节能设计标准GB50189-2005，如表1所示
　　昆明地区常用190mm厚蒸压加气混凝土砌块(B07级／B05级)，内外各10mm厚水泥砂浆，外装修涂料墙体构造结构的传热系数为1.11W／(m^{2·K)，能够满足现行参照规范要求。普通12mm白玻璃+12mm空气+12mm白玻璃中空玻璃的传热系数为2.74W／(m2·K)，仅适合于窗墙面积比≤0.7范围内，大大限制了昆明特殊优势气候条件下的建筑创作。而办公建筑现状调研发现，昆明地区冬季除极端天气外，冬季平均年小于5℃的天数为15天，最冷月(1月)平均气温为7.7℃，办公建筑普遍存在的现状是采光不均匀或采光照度不足等问题比较严重，直接导致了办公空间机械照明引起的能源消耗。昆明地区日照资源丰富，若能有效加以利用可有效缓解冬季办公空间温度问题，同时对窗墙比的控制问题适当的放宽条件便能够减少照度不均问题带来的能源消耗。
　　方法与措施
　　
　　1　建筑设计中外围护构造采光设计
　　光是建筑的第四维空间，光是建筑三维创作之外的另一个广阔的天地。
　　光环境的设计绝不应当局限于满足照度标准这个水平上，它有光亮，舒适和具有艺术感染力三个层次，在每个层次上建筑师都能发挥主导作用，为了优化自己的创作，建筑师和规划师应当主动了解光，体察光，运用光，积极参与光环境的设计，从方案构思到施工图完成，全过程地把光融入到自己的规划和创作之中，为城市和建筑增光添彩。
　　新世纪的城市和建筑需要光亮，宜人，优美、更富个性，创意新颖。既没有光污染，又节约能源的人居环境，时代的发展和对高质量生活环境的期盼呼唤建筑师关注光环境设计，为建筑设计和照明设计之间的缝隙搭桥。
　　(1)室内自然光照环境的意义
　　人工照明具有可操控性，而自然光则难以把握，由此，许多设计者便放弃了对自然光照环境的更多思考，或者说不以自然光环境作为明确的设计目标，故对室内自然光照环境的设计仅停留在对自然光照的引入层面上。每当涉及光照问题，人们想到的只有人工照明，甚至为它所获得的夜间效果而乐道，缺乏对室内自然光照明资源的深入探究，也就谈不上对自然光照条件下的室内生态环保节能及科学性光环境研究，致使现代人继续脱离于对大自然的和谐亲近。
　　(2)方案设计过程中自然光设计与运用
　　自然光环境设计不仅要满足使用需求，还要实现室内自然光照环境的和艺术结合的科学的设计思路(如图1所示)，实现此目标须把握以下具体原则
　　①设计师必须先充分了解对象对采光的要求，再结合原建筑方案为天然光环境所提供的条件进行综合性分析等。当然，影响采光设计的因素有很多，其中包括照度、气候、景观、室外环境等，设计时不仅要考虑直射光，同时也要考虑到漫射光和地面反射光的影响等建筑师只有在对设计对象的情况有了全面的了解后，才能形成较完善的方案设计基础。
　　②采光口按照位置划分一般可分为侧窗、高侧窗、天窗三种类型，后两者可以使自然光线达到房间深处；为了使大进深建筑内部获得舒适的自然光照，可在办公建筑适当位置设计高窗或者竖条窗等；此外还可利用光的反射、折射或衍射的特性，设置运用光导纤维、导光管、折射棱镜，采光隔板、反射板等装置，将自然光引入并传导到办公建筑所需要的地方。同时还需根据当地光气候以及采光的要求，确定采光口的大小、位置、形式，材料和构造等，从而保证室内光环境的空间表面等效果。
　　③透明围护结构是现代办公建筑中常用的一种形式，同时也是建筑热交换与热传导的主要途径。由于透明材质的保温性能较差，所以在夏季，阳光直射中庭内并形成温室效应，造成室内温度过高，从而增加空调的能耗。另外，阳光直射入室内，会形成眩光并导致局部温度过热，影响使用人员的舒适性。有效的遮阳形式是解决透明围护结构夏季得热问题的有效方法。围护结构遮阳措施也可为建筑师提供一种建筑形体塑造的手法。从遮阳板的形式和位置来看，可把遮阳形式分为：透光遮阳、内遮阳，嵌入式遮阳、外遮阳，绿化遮阳等几种类型。
　　对天然光照的有效控制和调节，避免眩光、过热等情况的发生，自然光是我们的首选，当自然光不足时，我们也应该考虑以人工照明加以补充。
　　在室内空间环境中，自然光照明现象不仅是为满足人们的视觉功能需求，更是一个重要的审美因素，光环境是由光照度和布置，以及景观色调的光的饱和度与显色性等在室内空间中建立的与空间形态相关的一种生理和心理环境，是现代办公建筑和室内环境设计中一个重要的有机组成部分。
　　
　　2　玻璃幕墙设计选材
　　(1)玻璃的物理性能与选材
　　玻璃是当今装饰材料中最常见的材料之一，也是最早的透光材料之一，随着建筑技术的发展，玻璃在建筑中的用途越来越多。玻璃、建筑、环保之间的关系也越来越密切。
　　建筑外墙设计中常用的节能玻璃有中空玻璃、热反射玻璃，Low-E玻璃等，它们可以根据具体建筑物的设计要求而定。
　　吸热玻璃是一种能够吸收太阳能的平板玻璃。它是利用玻璃中的金属离子对太阳能进行选择性的吸收，同时呈现出不同的颜色，有些夹层玻璃胶片中也掺有特殊的金属离子。用这种胶片可以生产出吸热的夹层玻璃，吸热玻璃一般可减少进入室内的太阳热能的20％～30％，降低了空调负荷。吸热玻璃的特点是遮蔽系数比较低，太阳能总透射比太阳光直接透射比和太阳光直接反射比都较低，可见光透射比、玻璃的颜色可以根据玻璃中金属离子的成分和浓度产生变化，可见光反射比、传热系数、辐射率则与普通玻璃差别不大。
　　热反射玻璃是对太阳能有反射作用的镀膜玻璃，其反射率可达20％～30％甚至更高，它的表面镀有金属。非金属及其氧化物等各种薄膜，这些膜层可以对太阳能产生一定的反射效果，从而达到阻挡太阳能进入室内的目的。在低纬度的炎热地区夏季可节省室内空调的能源消耗，它同时又具有较好的遮光性能，使室内光线柔和舒适。另外这种反射层的镜面效果和色调对建筑物的外观装饰效果都较好。热反射玻璃的遮蔽系数、太阳能总透射比、太阳光直接透射比和可见光透射比都较低，太阳光直接反射比可见光反射比较高。而传热系数、辐射率则与普通玻璃差别不大。
　　低辐射玻璃又称为Low-E玻璃，是一种对波长在4.5urn～25um范围的远红外线有较高反射比的镀膜玻璃，它具有较低的辐射率。在冬季，它可以反射室内暖气辐射的红外热能，辐射率一般小于0.25，将热能保护在室内。在夏季马路，水泥地面和建筑物的墙面在太阳的暴晒下吸收了大量的热量并以远红外线的形式向四周辐射，低辐射玻璃的遮蔽系数，太阳能总透射比，太阳光直接透射比、太阳光直接反射比、可见光透射比和可见光反射比等都与普通玻璃差别不大，其辐射率、传热系数比较低。
　　中空玻璃是将两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并对周边粘接密封，使玻璃层之间形成有干燥气体的空腔。其内部形成了一定厚度的被限制了流动的气体层。由于这些气体的导热系数大大小于玻璃材料的导热系数，因此具有较好的隔热能力。中空玻璃的特点是传热系数较低，与普通玻璃相比其传热系数至少可降低40％，是目前最实用的隔热玻璃。
　　(2)密封性能
　　密闭性能差是昆明现状办公建筑普遍存在的问题，尤其是一些老办公楼窗的问题尤为突出，严格落实《建筑玻璃应用技术规程》 (JGJ113-97)、《建筑外窗保温性能分级及检测方法》(GB／T8484-2002)规范实际应用，可有效解决办公建筑节能问题。
　　
　　3　开放思路，创新与节能设计结合
　　结合昆明的特殊地理气候资源，开放思路，创新与节能设计相结合，光环境质量既应符合人体工程学和环境心理学的要求，遵循人与环境之间是“以人为本”的设计思路。从人的心理特征来研究问题，同时认清能源问题是全球关注的焦点，在光源的处理和利用上也应本着“以人为本”的宗旨出发，考虑能源的可持续发展性，节约能源，关注和合理设计自然光。
　　开拓思维与创新，充分结合昆明地区的特殊气候资源，创作新颖的、高技的、文化的，民族的、生态的具有云南特质的建筑。
　　
　　结语
　　
　　发展是人类社会永恒的主题，以昆明的特殊气候资源为背景，探究办公建筑节能措施，结合昆明地区气候及办公建筑使用现状，研究外围护结构的设计思路，对昆明地区办公建筑创作思路有着积极地影响，同时也是作为建筑师将继续持续研究和实践的问题。
　　
　　作者：姜树新，云南省设计院　建筑师
　　苏兴全，云南省设计院　建筑师
　　杨先瑞，云南省设计院　建筑师
　　收稿日期：2011年8月}