中國有著世界最大的建筑市場，每年新增建筑面積全球第一！而綠色建筑又被喻為新時代中國高質(zhì)量發(fā)展的重要標志。在建筑的全壽命周期內(nèi)，節(jié)約資源、保護環(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”，又應該如何協(xié)同發(fā)展、創(chuàng)新進步呢？
本文作者：林樹枝 工學博士、教授級高級工程師
現(xiàn)任廈門市建設(shè)局巡視員、副局長;住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部“全國超限高層建筑抗震設(shè)防審查專家委員會”成員;中國建筑學會建筑結(jié)構(gòu)分會常務(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，通過豐富的案例圖解，圍繞門窗幕墻在設(shè)計中的關(guān)鍵要素，以及發(fā)展趨勢，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，副省級城市、經(jīng)濟特區(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個省會及副省級城市排名第2，營商環(huán)境居副省級城市第1位，外貿(mào)綜合競爭力居全國第5位，廈門港集裝箱吞吐量位居全球第14位。2018年重新確認國家衛(wèi)生城市(區(qū))。
城市價值：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，蘊涵了廈門市的相關(guān)管理部門對實施綠色建筑行動的一貫主張。
廈門市人民政府發(fā)文——實施綠色建筑行動：從2014年1月1日起，全部新出讓土地強制采用星級綠色建筑標準;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到城市開發(fā)建設(shè)和運營全過程
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
因地制宜推動綠色建筑發(fā)展
綠色建筑的發(fā)展需要因地制宜的推動，其中最關(guān)鍵的三點包括：
適宜的綠色建筑技術(shù)、整體化設(shè)計以及精細化設(shè)計。
PART1： 門窗幕墻的設(shè)計水平對綠色建筑和建筑節(jié)能指標影響很大。
我國國土面積廣闊，各城市區(qū)域氣候、溫度差異化較大，針對不同氣候區(qū)域的門窗幕墻設(shè)計，進行了一些規(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
• 可再生能源應用(太陽能（詞條“太陽能”由行業(yè)大百科提供）、風能、海水源熱泵)
二、夏熱冬暖地區(qū)建筑節(jié)能重點部位
寒冷地區(qū)建筑節(jié)能的重點是保溫，炎熱地區(qū)建筑節(jié)能的重點是隔熱。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)計應用中的核心問題：大型公共建筑，或機關(guān)辦公建筑，若門窗或幕墻設(shè)計不合理，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)境和運營管理”六大部分綜合考慮，盡可能選擇低成本高效益的技術(shù)。
�、� 優(yōu)先采用被動式設(shè)計：在建筑規(guī)劃設(shè)計中，利用自然環(huán)境，通過對建筑朝向的合理布置、遮陽的設(shè)置、建筑圍護結(jié)構(gòu)的隔熱技術(shù)、有利于自然通風的建筑開口設(shè)計等實現(xiàn)建筑需要的空調(diào)、通風等能耗的降低。
③ 把主動式設(shè)計作為輔助手段：通過機械設(shè)備干預手段為建筑提供空調(diào)通風等舒適性環(huán)境控制。
④ 先通過被動式技術(shù)入手并作為技術(shù)構(gòu)思的重點，通過設(shè)計方法進行整體式調(diào)節(jié)。再通過主動式技術(shù)進行輔助、精細化調(diào)節(jié)。這樣就可以充分利用自然條件，借助設(shè)計方法，最大程度節(jié)約資源、節(jié)省能源。
從閩南古建筑設(shè)計中不難發(fā)現(xiàn)，歷來很重視建筑朝向、通風、隔熱和遮陽。
同時，在廈門的既有建筑中，我們可以找到很多的運用了綠色建筑設(shè)計理念的實例。
綠色建筑實例1—廈門財富中心
廈門財富中心全鋼構(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)合建筑立面強化自身遮陽設(shè)計。
建筑表面太陽日照時數(shù)分析
夏季及秋季：頂部和南面日照時數(shù)分別可達1310h和923h，低層建筑頂部和南部可充分利用太陽能。
熱島效應分析
日照充沛處進行綠化措施或采用透水地面，以減少熱島效應。
自然通風分析
建筑錯落布局，東南面建筑低、西北面建筑高布局有利于自然通風。
PART2：與門窗設(shè)計有關(guān)的綠色建筑技術(shù)
(1)自然通風和自然采光:
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、通風要求;
(2)綠化和垂直綠化:
因地制宜采用本地植物進行屋頂綠化、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;種植適應當?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，墻面可以考慮植栽隔熱。同時，夏熱冬暖地區(qū)，加強外遮陽設(shè)計，降溫效果最佳。
資料來源：臺灣陳海曙教授
夏季：要遮避太陽輻射，以降低室內(nèi)熱負荷。
冬季：要獲取太陽輻射，以增加室內(nèi)氣溫。
臺灣研究：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)計標準中，我們看到很多對不同建筑物朝向的設(shè)計指導措施。
A、《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“建筑物的向陽面，特別是東、西的窗戶，應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)計標準》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或固定的建筑外遮陽設(shè)施。”
C、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標準》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)中制冷負荷（詞條“冷負荷”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（詞條“建筑節(jié)能設(shè)計”由行業(yè)大百科提供）指導意見》提出：“廈門地處夏熱冬暖地區(qū)，建筑節(jié)能重點應做好建筑遮陽、隔熱與通風�！薄ⅰ巴獯�(包括透明幕墻)宜采取各種固定或活動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)計宜結(jié)合外廊、陽臺、挑檐等處理方式進行建筑遮陽�！�
E、《廈門市人民政府關(guān)于進一步加強節(jié)能工作的實施意見》(廈府[2010]97號)第十一條規(guī)定：“結(jié)合我市南方氣候特點，全面實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、西向外窗均應設(shè)置外遮陽設(shè)施。遮陽率應達到80%�！薄�
F、《廈門市建筑設(shè)計方案節(jié)能審查要點》中，對建筑遮陽提出了具體的要求，積極推進遮陽這一有效的節(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、多臺風。騎樓具有防曬、防雨和防臺風的三大功能，有效的構(gòu)成了一個全天候的購銷環(huán)境。
廈門現(xiàn)代建筑的外遮陽
小白鷺文化藝術(shù)中心：電動百葉
BRT輪渡樞紐站：活動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，形成“書本”的造型，表達了圖書館建筑的特有造型元素。
廈門國際機場候機樓：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)計中的精細化
(1)門窗幕墻綠色建筑設(shè)計理念中，節(jié)能玻璃，尤其是LOW-E玻璃的應用非常廣泛。
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，但不會阻隔可見光（詞條“可見光”由行業(yè)大百科提供）透進室內(nèi)，不會產(chǎn)生光污染。
合理開窗有利于自然通風
(2)、通風設(shè)計中考慮自然通風的狀態(tài)，能夠有效減少能耗并持續(xù)提供健康空氣。
在自然通風狀態(tài)下，只要室內(nèi)溫度不超過29℃，相對濕度不超過80%，都會感覺比較舒適。
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)型升級的發(fā)展中值得關(guān)注的幾個方向，這些方向也是精細化設(shè)計的基本出發(fā)點。
1、全幕墻的高端超高層住宅
2、外窗與PC復合
3、裝配式幕墻
4、外窗、幕墻與太陽能板復合
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，外圍護全部采用幕墻。主體結(jié)構(gòu)可以是純鋼結(jié)構(gòu)，外圍護采用幕墻，但造價高，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)大板塊組件在項目現(xiàn)場與主體結(jié)構(gòu)經(jīng)過簡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、幕墻與太陽能板復合【案例】
高性能外窗【案例】
高性能外窗通常要滿足幾個基本特色：
(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)有通風換氣裝置。
(2)建筑外窗的氣密性不低于現(xiàn)行國家標準《建筑外窗氣密性能分級及其檢測方法》規(guī)定的4級要求。
(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，可有效解決臺風破壞隱患。
建筑一體化：從建筑設(shè)計階段就將外遮陽同時考慮，預留遮陽構(gòu)件及傳動裝置的位置，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，還必須考慮外遮陽設(shè)備在結(jié)構(gòu)力學性能上與建筑物完美結(jié)合。
針對門窗幕墻的綠色設(shè)計理念的心得體會：
(1)應結(jié)合夏熱冬暖地區(qū)的氣候特點，進行門窗幕墻的設(shè)計。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。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)外窗應使用高性能的窗戶。采用外墻裝配時，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，確保建筑風格和良好的外觀。
(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)與太陽能板復合，降低能耗，減少碳排放，達到理想的建筑節(jié)能效果。
