智能化在现代建筑幕墙的应用与发展趋势

　　金属与石材幕墙的新技术应用

　　1、传统制造工艺的应用

　　相对于玻璃幕墙，金属幕墙和石材幕墙属于偏装饰性的幕墙。幕墙的设计与应用也主要侧重于装饰效果，主要是面板材料颜色、花纹、肌理的评判。在金属板幕墙的应用上，主要有铝单板、铝复合板、铝蜂窝板、不锈钢板、搪瓷板等。除此之外，还有各种仿天然石材饰面的铝板，如仿石材铝板、三维板、幻彩铝板以及锌合金板的应用；双层幕墙除天然石材板的应用外，出现了很多人造板材。如陶板、瓷板、微晶石、千思板、超薄石材蜂窝板、混凝土薄板等。而一些传统的陶瓷工艺经过创新研发，也应用在建筑幕墙上。

　　广州东塔-周大福金融中心，位于广州珠江新城的高度530米，全球第五高楼，其幕墙竖向装饰框采用波浪纹白色开片釉陶板，应用传统的哥窑陶瓷开片工艺——将俗称“金丝铁线”的哥釉瓷细致、精美的冰裂纹的独特效果完美地展示在建筑上，是迄今为止全球最高的陶板幕墙项目，也是中国陶瓷工艺与建筑艺术完美结合的典范。

广州周大福金融中心-冰裂纹釉面陶板

鄂尔多斯体育中心建筑外围采用菱形混凝土板，犹如龙的鳞片和蒙古战士的铠甲

　　随着材料技术的不断发展，会有更多的新材料出现，并应用在建筑幕墙上。外形相似的建筑幕墙装饰构件，若采用不同的材料制作，则会呈现出不同的装饰效果。

　　2、铝蜂窝板复合技术的应用

　　在既有建筑的翻修改造中，常常会有对外立面效果整新如旧的要求——即要保持原有建筑石材的饰面效果，这就需要将原来建筑上的石材拆下后依然用在建筑上。由于原有石材的数量有限，拆除后石材可能也无法满足改造所需的石材用量，新开采的石材又与原有石材的颜色、品质无法匹配。

　　利用铝蜂窝板复合技术，将旧楼的石材拆下后切割成6mm的薄片，与铝蜂窝板复合加工成超薄石材蜂窝板后，再采用干挂石材幕墙方式安装在建筑上。这样，可以有效利用原有石材作为装饰面板，使建筑外观依然保持原有建筑的石材效果和年代感，同时，由于石材蜂窝板较薄较轻，而且强度较高，既减轻了建筑荷载又保证了石材改造复装后的安全性。利用成熟的铝蜂窝板技术，让老建筑旧貌换新颜。

　　3、透光混凝土挂板的应用

　　透光混凝土的出现给国内的建筑提供了一种新的材料。2010年世博会意大利馆采用了透光混凝土技术，引起了国内对透光混凝土的关注。

　　透光混凝土是将传统混凝土和光导纤维结合制备出的具有一定透光性能的透光混凝土。可以利用各种成分的比例变化达到不同透明度的渐变。白天自然光可透过透明混凝土和玻璃外墙射入室内,从而减少对电灯的需求,达到节能的目的,而到晚上，建筑内部的灯光半透到室外，墙面上能够映出人的活动状态，看上去很像皮影戏，形成梦幻般的效果。

上海世博会意大利馆

　　目前国内已经有企业实现了透光混凝土板的量产。透光混凝土板可以向石材面板一样采用干挂的形式安装——混凝土板幕墙。

　　建筑幕墙的发展趋势--智慧幕墙

　　随着我国经济的快速发展和人们审美理念、生活需求的不断变化，超高层建筑的大量增加，建筑幕墙行业必然会在兴旺发展的同时有新的变化和发展。节能环保理念作为当前的重点，也是政府和社会广泛宣传和推广的热点问题之一，智慧型城市建设作为当前城市发展方向，必然推动建筑的智能化。因此绿色低碳、节能环保型将成为未来建筑幕墙行业的发展趋势。其实在建筑幕墙行业，很早就有了关于节能的构想和实施。目前阶段，建筑幕墙已经成功实现对太阳能的利用，将太阳光转向照明技术和光电幕墙技术。

　　（1）垂直景观-生态绿植幕墙。

　　智慧型建筑的另一重要特征是垂直景观。垂直景观就是高层建筑的绿化，把植物或其他有生命元素引入高层建筑中，或在地面层引入景观，如此处理可以在高层建筑中改善微气候。绿色植物可以吸收二氧化碳和一氧化碳，通过光合作用产生氧气，为使用者提供舒适的环境与新鲜的空气。垂直景观主要是通过对空中庭园的绿化，伴随着风的作用，共同改善室内环境。

　　由AteliersJean Nouvel和PTW Architects共同合作完成的One Central Park中央花园堪称悉尼新的“世界之最”！并夺得世界高层都市建筑学会的“全球最佳高层建筑”头衔。悉尼中央公园由两栋住宅塔楼及一座商业中心构成，整栋建筑由Patrick Blanc设计的绿墙及绿色幕墙包围。作为全澳洲最大的绿色幕墙项目，植物设计经过反复多次不同程序的技术性测试来确保设计的成功，对幕墙进行风速及日照分析来确保植物的可持续性。中央花园提供了一个与自然世界和谐并存的生活新途径。250多种澳洲植物和花卉种植和攀爬在大楼上，从底层到最顶层，让整栋大楼成为了一个空中花园！

　　事实上，这样的具备“智慧”的生态建筑已经在中国出现。深圳智慧广场就实现了“地下-地面-空中屋顶”这样的四重立体绿化，尤其是每一层楼宇都有800平方米以上的空中花园，从而第一次将景观与建筑、人并列成商务空间的主角，“生态办公”理念首次在深圳得以实现，在中国商务楼宇设计中也绝无仅有。

　　在建筑外立面上，深圳智慧广场采用绿化结合Low-E中空玻璃的幕墙，通透采光、隔热隔音，兼具环保功能；其阳光屋顶采用纳米中空材料制作成透明罩，具有采光隔温、过滤紫外线的效果。

　　上海世博园主题馆——世界最大生态绿墙。上海世博园主题馆东西立面设置垂直生态绿化墙面，被称为“金枝玉叶”：金属结构、金属种植面板、种植土、绿化植物和滴灌系统，共同组成的垂直绿化近6000平方米，是国内最大面积的单体垂直生态墙，年吸收二氧化碳4吨。金属质感的墙体与碧如翠玉的绿草相互映衬，渐变的图案呈现出焰火般绚丽的视觉效果。

　　东西立面设置的垂直生态绿化墙面达5000平方米，为目前世界最大的待建生态墙(日本爱知世博会生态墙面积约2500平方米)。利用绿化隔热外墙在夏季阻隔辐射，并使外墙表面附近的空气温度降低，降低传导；同时在冬季既不影响墙面得到太阳辐射热，同时形成保温层，使风速降低，延长外墙的使用寿命。

上海世博园主题馆绿植幕墙

　　（2）智能幕墙

　　智能幕墙主要指的是幕墙以一种动态的形式根据外界气候的变化而随之变化，进而自动调节遮阳、室内温度、通风情况等。

　　当前国际上流行的新世纪建筑三大原则：“开放与交流、舒适与自然、环保与节能”。以“高贵的理想主义”的思维，冲破传统观念的羁绊，从而使建筑幕墙不仅满足建筑美学和建筑功能的要求，更应体现出“舒适与自然、环保与节能”的设计精髓，使建筑幕墙成为高技术含量的智能型产品。

　　（2.1）智能遮阳百叶

　　不同于传统的老式遮阳系统，智能遮阳系统通常是由遮阳百叶（帘）、电机及控制系统组成。控制系统软件是智能遮阳控制系统的一个组成部分，与控制系统硬件配套使用，根据周围自然条件的变化，通过系统线路，自动调整帘片角度或作整体升降，完成对遮阳百叶的智能控制功能，既阻断辐射热、减少阳光直射、避免产生眩光，又充分利用自然光，节约能源。

　　智能遮阳系统，根据其自身特点，可分为人工电动控制及感应智能控制。人工电动控制可以人为根据一天内太阳光的照射角度及强弱对遮阳系统进行角度的调节。而感应智能控制则是通过探头对太阳照射高度位置、方向及太阳光强弱的感应而自动调节遮阳板的遮阳方向、角度、位置、遮阳面积大小等，以达到遮阳的目的。这种遮阳系统对用于屋面采光系统的遮阳具有特别好的效果。

电动遮阳板

　　与遮阳卷帘相比，智能遮阳百叶有其独到的特点。

　　1）根据人们对室内光线的需求量，遮阳百叶可以光控、风控、通过变换角度来调整进光量；

　　2）可置于双层幕墙或两层玻璃之间，形成“可呼吸外表皮”，冬暖夏凉；

　　3）遮阳百叶还可以解决私密性和防盗问题。

　　结合卷帘的做法，使百叶自由收放。需要时散开百叶，不需要时折叠收起，做成可动的遮阳百叶，使冬日阳光通畅地进入室内，夏日阳光绝大部分被遮挡在外。这种自由呼吸式的外墙提升了人们在建筑中的舒适度。其优点表现在:房间空气始终舒适宜人；隔音性能好；光能利用率高；与普通玻璃幕墙的安装在外观上无异；轻盈美观。目前对智能遮阳系统的推广还存在不少现实困难，主要原因是造价较高。但是，随着社会经济的迅速发展，人们对室内绿色环境的追求，这种“智能遮阳系统”将会得到普遍应用。

　　（2.2）智能玻璃

　　电致变色玻璃是一种新型的功能玻璃，这种由基础玻璃和电致变色系统组成的装置，利用电致变色材料在电场作用下而引起的透光（或吸收）性能的可调性，可实现由人的意愿调节光照度的目的。

　　电致变色玻璃的能耗比较小、驱动电压低，最适合光伏驱动。由安装了幕墙上的光伏组件来作为电致变色玻璃的驱动电源，可以在3.5%—62%的范围内调节入射光强度。电致变色智能玻璃具有光吸收透过的可调节性，可选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热的扩散，减少办公大楼在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须消耗的大量能源。同时改善自然光照程度、为办公室工作人员提供一个舒适的办公环境。从建筑幕墙一体化设计的意义上说智能玻璃幕墙（窗）=智能玻璃+电子窗帘+外遮阳。

Low-E+白页窗帘EC玻璃+电子窗帘

　　自从智慧城市的理念提出，便在全球各国掀起一股热潮。上至国家政府，下至平民百姓，对智慧城市都充满想象和期待。而要实现这一目标，少不了建筑智能化工程的推进。智能幕墙的诞生也正顺应了智慧城市发展的要求。

　　4.2.3 MEDIASKIN——智能玻璃幕墙媒体系统

　　MEDIA SKIN的智能玻璃幕墙媒体系统采用以媒体嵌入玻璃幕墙为核心的革新技术，在美化城市建筑外观的同时，可实现高效率数字内容分发，不运行时即融入幕墙，运行时则成为一个强大、时尚的高端数字媒体。

　　MEDIA SKIN不光具有高达60%—90%的高透明度，可完美与建筑融为一体，并可以通过手机预定在MEDIA SKIN上以创意的文字与图案展示你的心声。

　　MEDIASKIN所扮演的不单只是智能媒体的角色，它背后所承载的实际是一个更为高级的数字媒体生态体系。MEDIASKIN可安装应用于幕墙、观光电梯、透明护栏、信息屏、商业橱窗等多场景，在未来的城市建设中，承担灾害预警、娱乐生活以及人机互动等功能。

　　结束语

　　通过智能楼宇控制，可以实现通风，遮阳、LED、多媒体屏等建筑幕墙多功能的实现；建筑的生态化、智慧化是国际建筑设计的大势所趋。节能技术的应用为建筑幕墙节能技术的发展翻开了崭新的一页。机械工艺、材料技术和建筑技术的提高必将推动智慧型生态建筑幕墙的发展，智慧型幕墙将随着智慧城市的建设步伐为高层建筑的发展带来了勃勃生机。