寒冷地區建筑外界面形態的生態技術設計研究

李巍 鄭馨

【摘 要】本文對寒地建筑外界面應用的生態技術進行了論析，指出采用合適的技術手段在寒地建筑外界面設計中的重要性。特別在環境污染嚴重、能源匱乏的今天，以科學技術為手段，注重"與環境和諧共生"的生態建筑設計，將促進人與生活空間、人與自然環境的和諧相處。

【關鍵詞】寒冷地區；建筑外界面；形態；生態技術

備注：論文是課題的系列論文之一。

課題信息：寒地建筑外界面低能耗形態的設計研究，吉教科合字[2015]第277號，吉林省教育廳"十二五"科學技術研究項目。

最初的建筑是抵御外界惡劣自然環境的場所，其本質是人們用來與外界分割的空間體。建筑表皮是包裹這個空間體的"外套"，是劃分內外環境的界面，內外的交流都要從中經過，它具有庇護自身和適應外界環境的雙重功能。而建筑外界面的各種形態，需要技術保證才能實現，同樣，它又始終受到技術環境的客觀影響，二者互為作用，相輔相成。

1建筑外界面的概念解析

界面作為建筑的專用名詞特指圍合空間的三個面--底面、垂直面、頂面。作為空間的外在形式普遍存在于建筑中，并依賴于具有一定體積、強度和材質等物理指標而具有實體性質。建筑的本質是由界面圍合的空間，空間因實體才具有使用價值。實體界面將抽象的設計觀念轉化為具體的空間形象，使建筑成為具有實用功能又蘊涵意義的空間環境，并由此引出界面的色彩、式樣、質感等因素，這些因素直接作用于人的感官，引起人們對建筑的認知，并通過界面對環境產生諸多影響[1]。

2寒地建筑外界面形態的生態技術表達

2.1經濟技術表達

寒地占據我國北部地區，由于地理位置偏僻、對外交流閉塞，造成了寒地區域整體經濟發展相對落后，技術水平存在一定局限，極大地限制了建筑外界面形態的創新和進步。南部地區的一些先進建造技術、建筑材料和構造形式，由于造價偏高、維護復雜，很難在寒地推廣。運用現代技術去適應氣候特征，實現建筑與自然的融合，達到最少的能耗并創造出豐富多彩的，有技術表現傾向的建筑形態，是寒地建筑設計要解決的新課題。

2.2建筑技術表達

隨著時代的發展，在建筑中技術因素不再被動地支撐著建筑形式或僅僅作為其實現的手段，而是作為造型要素直接參與到建筑形態的塑造。同時，建筑技術手段自身的變革，也會超越風格流派等文化因素，對建筑形態產生巨大的影響。

寒地區域受自身寒冷氣候的影響，使得建筑外界面設計創作受到束縛。但隨著一些新型輕質保溫墻體材料的研制和應用，不斷改變著寒地建筑外界面的形態、節能技術和生態技術的發展，也為寒地建筑帶來了形式與功能的高度結合。傳統寒地建筑封閉、厚重的建筑個性隨著技術的發展逐漸消失，通透、輕盈不再是南方建筑特有的個性。而采用其他地區的技術時，手法要有差別，要呈現出寒地獨特的建筑技術與美學特征，這樣才具有現實意義。

2.3合理的應用表達

在寒地范圍內，技術的發展戰略應服從于社會、經濟發展總目標的需要。一方面要大力提高寒地區域的經濟技術水平，提倡將當代的先進技術有選擇地與建筑特定的需求和現實條件相結合，并要避免在技術現代化的進程中，對于原有文化的沖擊和破壞；另一方面要重視對傳統技術的提升與改進，從地方材料、構造方式等要素中發掘傳統技術的潛力，繼承有代表性的技術傳統，并實現傳統技術的現代化。只有保證了技術在建筑中應用的合理性與經濟性，建筑師才能充分把握技術發展給寒地建筑的功能、空間、形式帶來的新變化，從而豐富建筑外界面形態的技術內涵。

3寒地建筑外界面形態的生態技術設計策略

寒地冬季氣候寒冷，建筑技術相對落后，協調環境、相對簡潔的造型更有助于建筑冬季抵御寒風、加強保溫、降低成本，對建筑的形態、構造、材質、色彩加以設計取舍，可以豐富寒地四季的景觀。

3.1建筑外界面的形態設計

合理的建筑界面形式對于實現建筑生態化具有不可低估的作用。對于熱帶，亞熱帶和溫帶一些地區，東西軸向長，南北軸向短的細長平面，可以減少東西向短邊的西曬；而對于溫帶，寒帶地區，建筑采用圓形平面有利于產生相對小的建筑表面積，從而降低熱散失、弱化強風的沖擊。采用不同的建筑設計手法（懸挑、架空、轉角、傾斜、偏移等）將產生不同的空間效應。這些建筑的空間界面也能起到遮陽、導風、透氣的作用，同時也使建筑積極地與環境、當地文化及城市形成對話，生成了獨特的建筑界面。

3.2建筑外界面的構造設計

老式建筑的表皮層單一，承重與圍護體系常為一體，能夠調節氣候的窗、百葉或其他活動的遮陽設施，通常與大面積實體墻面在同一個表皮層上交替布置，建筑表皮調節外界氣候資源的能力較弱，常以被動的方式保護建筑。而生態建筑表皮應具有較強的調節氣候的功能，利用自然氣候資源為室內空間所用，要減少不可再生資源的使用，變被動保護為積極保護。在目前的技術條件和合理的造價控制下，只有利用多個不同功能層構成的建筑表皮系統才可較容易地達到多個目標[2]。

3.3建筑外界面材料的重新詮釋

建筑外界面有兩種基本屬性：阻隔性和選擇透過性。阻隔性，不論是外界面還是內界面，都是對不同空間質地的分隔，形成相對圍合密閉的空間；選擇透過性，即濾過作用，或稱為"膜效應"。選擇透過性是指建筑外界面的功能并不是完全的阻隔，而是在對某些（不利的）空間質地分隔的同時，能夠對另一些（有利的）空間質地有選擇地透過，這是對阻隔作用的補充。建筑外界面的選擇透過性作用體現了建筑作為氣候過濾器對氣候"利用"的一面。如中國國家游泳館外界面采用的ETFE透明膜，即有有效的熱學性能和透光性，又可避免建筑結構受到游泳中心內部環境的侵蝕。

磚、石、木材等材料被使用幾千年，玻璃、鋼、混凝土等現代建筑材料也已司空見慣之后，化學、物理、機械工程和生物學創造的新材料層出不窮，膜結構、塑料甚至紙筒建筑正在大行其道，這不僅開辟了新的建筑設計視野，也引發了建筑師的設計靈感。以往玻璃磚、磨砂玻璃和聚碳酸脂纖維板等材料，是用來圍合一些光線要求不高的空間，如車庫、樓梯間和走廊屋頂等，但建筑師創新地將這些材料應用于多層表皮的外層，改變了它們的應用特性。

3.4建筑外界面的色彩調節

建筑色彩的綜合考慮運用對于環境協調，節約能源和調節環境氣候都有不可忽視的作用。不同的色彩，不同的材料對太陽輻射熱的吸收系數是不同的。北方氣候寒冷，可用暖色調適應冷環境，針對不同建筑朝向，可以淺色調作為圍護結構隔熱材料，亦可用深色調作為吸收熱量的材料[4]。建筑物的造型也可利用陽光、色彩的考慮形成特有風格。

4 結語

在設計中要強調生態的觀念，而不是生態技術的片面運用；強調從實際出發解決生態問題，而不是用高科技裝點門面；強調地方材料與設計技術的有機結合，而不是生搬硬套一些現成實例。設計中，我們要遵循保護生態環境、以人為本的法則。使多層、柔軟、動態、賦予變化的建筑表皮與自然生態環境和快速變化的時代相融合，以瓦解永恒不變的混凝土建筑立面。

參考文獻

[1]鄧濤.建筑界面的性質與手法[J].南京林業大學學報（人文社會科學版），2003（06）：76.

[2]孫超法.計與可持續發展[J].城市建筑，2005.12期.