2027年意大利米兰国际建筑展览会：建筑围护结构正在经历深刻的变革

建筑围护结构正在经历深刻的变革。它不再仅仅是保护建筑免受外部因素影响的功能性构件，而是发展成为一个先进的技术系统，能够提升能源效率、改善室内舒适度并降低建筑对环境的影响。目前，材料研究主要沿着两条路线发展：一是改进现有技术，二是开发能够应对能源转型和循环经济挑战的新技术。

在当今的建筑领域，玻璃、金属、木材、砖块和复合材料仍然是关键元素，尽管与过去相比，它们已经发生了显著的演变。新型的幕墙和屋顶解决方案集成了日益先进的功能，包括隔热、太阳能控制、通过集成光伏组件进行能源生产、提高耐久性以及减少排放。高性能选择性玻璃、隔热构件、新一代保温材料和可回收解决方案将有助于提高建筑围护结构的效率，同时减少其对环境的影响。

“数字化转型带来的真正变化，不在于材料的类型，而在于通过对参数、材料特性和现有性能指标的系统性认识，对材料的不同用途，”米兰理工大学DABC教授兼SEEDLab–可持续外壳工程与设计实验室科学主任Tiziana Poli说道。

如今备受欢迎的解决方案之一是前文提到的选择性玻璃，它已成为高效节能建筑设计中的关键工具。由于采用了低辐射涂层和处理工艺，能够过滤太阳辐射，选择性玻璃可以控制热量吸收，减少夏季过热，并提升冬季的隔热性能。与先进的幕墙、三层玻璃和高性能框架相结合，选择性玻璃有助于降低能耗，尤其是在拥有大面积透明表面的建筑中。

除了玻璃之外，铝和钢等金属在当代建筑中也扮演着核心角色，这得益于更高效的生产工艺、更广泛的再生材料利用以及先进的表面处理技术。通风幕墙、模块化系统和复合板材将轻质设计与强度和灵活性完美结合，广泛应用于新建和改造项目。

得益于层压木材和实木结构板等工程产品的出现，木材正经历着新的发展阶段。木材不仅用于建筑结构，还用于建筑围护结构，它具有隔热、碳储存等特性，并有助于提升室内空间的品质。新的处理技术也提高了木材的耐久性和抗性，使其应用范围更加广泛，甚至扩展到了传统上更倾向于使用矿物或金属材料的领域。

市场上已有多种材料可供选择，其中复合材料尤为突出，它们兼具高性能和轻量化。复合材料由玻璃纤维、天然纤维或回收材料制成，广泛应用于幕墙板、屏风和复杂的建筑构件。由于能够将多种功能集成于单一产品中，复合材料尤其适用于那些需要轻盈、坚固且形式灵活的项目。

与此同时，研究正日益聚焦于生物基材料和低影响解决方案。目前，由木纤维、软木、大麻、纤维素和其他植物纤维制成的保温材料已经问世，主要用于节能项目和低能耗建筑的设计。未来，这些材料的发展目标是进一步提升其性能、耐久性和生产规模，力求成为更具竞争力的传统材料替代品。此外，未来建筑围护结构的设计不仅需要考虑运行性能，还需要考虑循环性，即在构件使用寿命结束后，能够将其拆卸、回收和再利用。回收材料、可逆的建造系统和更高效的生产工艺正日益成为制造商战略和设计师选择中的重要因素。

波利证实：“目前备受关注的一个重要领域，尤其是在建筑围护结构方面，是生物基材料。这些材料不仅在能源效率方面，而且在循环经济方面都开辟了新的前景。例如，这些材料可以从生物聚合物或农业残渣中提取。与此同时，纺织工业废料和残渣的回收利用也在不断增长。”

这种新方法还着眼于仿生材料，即从自然系统中汲取灵感的解决方案。教授解释说，正因如此，这些材料“本身就具有适应性”。他强调，目前能源和循环经济领域的研究重点在于开发能够提高产品耐久性、减少维护和更换需求、从而降低环境影响的自修复材料。例如，生物基混凝土和防水膜就是很好的例子。

备具前景的前沿领域之一是能够发挥主动功能的材料。例如，光催化表面可以通过光的作用帮助减少某些空气污染物，而集成光伏技术的立面则可以将建筑围护结构转变为能够产生能量的元素。研究方向还包括动态玻璃、能够储存和释放热量的相变材料，以及使用回收或再生材料制成的解决方案。“在自适应领域，这类材料属于高成本细分市场，它们能够根据环境条件（例如温度变化）的变化来改变某些性能特征，”Poli 指出，创新需要投入大量成本，而且要真正发挥作用，需要一个愿意接受它的市场。“如今我们拥有无数的选择；关键在于能否识别出每种具体情况和功能所需的东西，我们需要从基于材料的方法转向基于系统的方法。”

因此，对于建筑行业而言，挑战在于如何将基于性能的设计理念应用于系统设计，使每个组件都能为建筑的整体平衡做出贡献。“数字化转型对我们大有裨益，因为这种方法依赖于数据的可用性，这些数据和数据集能够提供贯穿整个生命周期的信息，从而实现越来越精确的评估。人工智能、数字孪生和协议都是设计过程中不可或缺的一部分。我们拥有数据，即使数据仍在整合中，”波利总结道，“但现在真正的挑战是如何利用这些数据来支持设计决策。”

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