探討綠色節(jié)能技術(shù)在大型公共建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

岳長(zhǎng)飛

摘 要：在現(xiàn)代化城市公共建筑中，一些大型建筑物在其玻璃幕墻設(shè)計(jì)方面通常存在不少問(wèn)題，例如缺乏理想的通風(fēng)效果、保溫性能相對(duì)較差、光污染現(xiàn)象嚴(yán)重、能耗過(guò)高等等。要想針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題做出改善，首先應(yīng)從大型公共建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)出發(fā)，采取有效的節(jié)能措施加以改造。本文從玻璃幕墻設(shè)計(jì)實(shí)踐出發(fā)，總結(jié)并分析了綠色節(jié)能技術(shù)在大型公共建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：大型公共建筑；設(shè)計(jì)；玻璃幕墻結(jié)構(gòu)；綠色節(jié)能；應(yīng)用

對(duì)于現(xiàn)階段城市建設(shè)而言，發(fā)揚(yáng)綠色環(huán)保理念、將綠色節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于大型公共建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)過(guò)程中具有積極的現(xiàn)實(shí)意義，有利于建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗、創(chuàng)建環(huán)境友好型社會(huì)。我國(guó)環(huán)保部門(mén)對(duì)于大型公共建筑存在玻璃幕墻能耗過(guò)高的問(wèn)題給予了重視和關(guān)注，并出臺(tái)了相應(yīng)的法規(guī)與政策以推廣綠色節(jié)能技術(shù)，以改善玻璃幕墻能耗過(guò)高問(wèn)題。然而當(dāng)前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在改善玻璃幕墻保溫性能以及節(jié)能性能方面，僅僅著眼于Low-E玻璃、鍍膜玻璃、中空玻璃、熱反射玻璃和隔熱斷橋鋁型材等材料的應(yīng)用，或控制開(kāi)窗面積、減少結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，增強(qiáng)密封性。此類(lèi)研究均過(guò)于片面，而未從全局著眼、系統(tǒng)性地總結(jié)和分析現(xiàn)階段玻璃幕墻綠色節(jié)能技術(shù)。筆者在此針對(duì)現(xiàn)階段發(fā)展前景最為廣闊、應(yīng)用最廣泛的幾種主要的玻璃幕墻綠色節(jié)能技術(shù)展開(kāi)探討與歸納，以期對(duì)國(guó)內(nèi)玻璃幕墻設(shè)計(jì)有所指導(dǎo)和幫助。

1 國(guó)內(nèi)大型公共建筑玻璃幕墻常用的幾種節(jié)能設(shè)計(jì)方案

1.1 雙層玻璃幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用

雙層玻璃幕墻主要包括兩層玻璃幕墻，即內(nèi)層與外層，通常情況下內(nèi)層幕墻材料為鋁合金門(mén)窗或者明框幕墻，而外層幕墻則采用點(diǎn)式玻璃幕墻、隱框或者明框。雙層玻璃幕墻方案的應(yīng)用中，合理選擇通風(fēng)間玻璃、層寬度以及風(fēng)口是其關(guān)鍵所在。在各類(lèi)設(shè)計(jì)參數(shù)中，通風(fēng)間層寬度是極為關(guān)鍵的，設(shè)計(jì)師應(yīng)根據(jù)建筑物隔聲性能以及節(jié)能效果來(lái)確定合理的空氣層厚度，通常情況下該數(shù)值應(yīng)不低于100mm；與此同時(shí)，還應(yīng)對(duì)調(diào)節(jié)遮陽(yáng)附件的安置、清潔、觀賞植物的放置等因素予以充分考慮。空氣間層內(nèi)氣流流動(dòng)緩慢，而氣候環(huán)境、通道結(jié)構(gòu)以及氣流流速均會(huì)對(duì)空氣層厚度（最大熱阻）產(chǎn)生影響，其數(shù)值需要具體計(jì)算方可明確，但與封閉空氣層存在差異。筆者就現(xiàn)階段常見(jiàn)的幾種玻璃幕墻系統(tǒng)做如下介紹：

（1）箱式雙層玻璃幕墻。由內(nèi)向開(kāi)啟窗扇與外層幕墻構(gòu)成，通風(fēng)間層位于內(nèi)外層之間，并以房間為單元或與建筑軸線保持水平進(jìn)行分隔，通常情況下垂直方向以層為單位進(jìn)行劃分，由此避免了廢氣與噪聲的傳播。各個(gè)單元均在底部以及頂部設(shè)置通風(fēng)口，來(lái)自底部通風(fēng)口的新鮮空氣注入，而室內(nèi)產(chǎn)生的廢氣自由頂部通風(fēng)口排出，保持室內(nèi)空氣流動(dòng)，達(dá)到自然通風(fēng)的效果。

（2）走廊式雙層玻璃幕墻。該系統(tǒng)方案通過(guò)通風(fēng)間層設(shè)置外掛式走廊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)通風(fēng)或者保溫的效果。垂直方向上，通風(fēng)間層每層均已隔斷，具有較寬的間層間距，這一數(shù)值在600～1500mm范圍內(nèi)波動(dòng)，從而構(gòu)成外掛式走廊；而在外層幕墻結(jié)構(gòu)中，其排氣口和進(jìn)氣口分別設(shè)置在天花板、樓板部位，通風(fēng)量則由通風(fēng)調(diào)節(jié)板加以控制。除此之外，該系統(tǒng)雙層皮幕墻并未做出水平分隔，因此形成的雙層皮夾層空腔將多個(gè)不同房間連接為一個(gè)整體，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)對(duì)防火分區(qū)以及不同房間產(chǎn)生的噪音干擾問(wèn)題做妥善處理。

（3）井箱式雙層玻璃幕墻。由連通通風(fēng)口的豎井和一組箱式單元構(gòu)成，并在玻璃空腔內(nèi)部形成錯(cuò)雜縱橫的網(wǎng)狀通道。該結(jié)構(gòu)演變自箱式雙層玻璃幕墻，因此也可將其作為一種特殊構(gòu)造納入箱式雙層玻璃幕墻體系中。

1.2 應(yīng)用新型節(jié)能的玻璃材料

在選擇玻璃類(lèi)型時(shí)必須綜合考慮多方因素，確保所選玻璃類(lèi)型的合理和科學(xué)性。通常情況下應(yīng)著眼于玻璃材料的光學(xué)性能以及熱工性能，一般來(lái)說(shuō)，在夏熱冬暖區(qū)域主要以熱反射玻璃以及吸熱玻璃為最佳選擇，而在夏熱冬冷區(qū)域則以中空玻璃（帶有熱反射玻璃）為最佳選擇，而寒冷區(qū)域則應(yīng)考慮低輻射玻璃。若經(jīng)濟(jì)條件允許，低輻射中空玻璃是最佳選擇，其具有最佳的綜合性能，且不會(huì)對(duì)鄰近環(huán)境造成光污染，不會(huì)產(chǎn)生眩目刺眼的感覺(jué)。筆者就當(dāng)前市場(chǎng)上常見(jiàn)的幾種玻璃類(lèi)型做簡(jiǎn)單介紹：

（1）中空玻璃。隨著聚硫膠的發(fā)明和廣泛應(yīng)用，中空玻璃制造過(guò)程中也大量使用了聚硫膠，這一技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了中空玻璃制造的大幅度發(fā)展。中空玻璃利用間隔框架將雙層平板玻璃隔開(kāi)，同時(shí)密封周邊，繼而將干燥空氣充入中空夾層，并附有少量干燥劑以確保中空夾層內(nèi)部空氣干燥。

（2）多功能鍍膜玻璃與低輻射玻璃。多功能鍍膜玻璃與低輻射玻璃通常又被稱(chēng)為保溫鍍膜玻璃，這兩種玻璃材料具有高反射紅外線輻射以及高通透可見(jiàn)光的性能，其中對(duì)于遠(yuǎn)紅外輻射的反射率極高，可見(jiàn)光的80%可進(jìn)入室內(nèi)，而室內(nèi)物體產(chǎn)生的輻射長(zhǎng)波中有90%可保留在室內(nèi)，具有極佳的透明性，因而在科學(xué)實(shí)驗(yàn)樓以及辦公樓設(shè)計(jì)中得到廣泛使用。

2 玻璃幕墻設(shè)計(jì)中的新節(jié)能技術(shù)

2.1 玻璃幕墻設(shè)計(jì)中智能技術(shù)的應(yīng)用

所謂智能玻璃幕墻，即玻璃幕墻通過(guò)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換自身形式來(lái)適應(yīng)外部環(huán)境氣候變化，從而對(duì)幕墻的通風(fēng)系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)以及遮陽(yáng)系統(tǒng)做出自動(dòng)、合理的調(diào)節(jié)，使建筑物內(nèi)部能耗得到最大限度控制，并使室內(nèi)環(huán)境得到最優(yōu)化改善，從而具有更佳的宜居性。一般情況下，職能玻璃幕墻系統(tǒng)以雙層幕墻設(shè)計(jì)形式為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)其既定設(shè)計(jì)功能。而從功能上來(lái)看，智能玻璃幕墻也可作為一種延伸形式納入呼吸式玻璃幕墻系統(tǒng)，其基于智能化建筑，同時(shí)將暖通、熱供、光電等建筑配套技術(shù)予以適度控制，并利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)室內(nèi)光線、溫度以及空氣濕度與流動(dòng)性加以有效調(diào)節(jié)，從而使建筑物內(nèi)通風(fēng)與保溫/降溫性能在自然條件下達(dá)到最優(yōu)，降低能源消耗，而建筑物在其生產(chǎn)與使用過(guò)程中所需的各項(xiàng)費(fèi)用支出也得到合理化控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，與傳統(tǒng)玻璃幕墻相比，在玻璃幕墻設(shè)計(jì)中采取智能化系統(tǒng)后，建筑物自身能耗降幅高達(dá)70%。由此點(diǎn)分析來(lái)看，在節(jié)能環(huán)保幕墻的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)中，智能玻璃幕墻系統(tǒng)將成為一個(gè)新的目標(biāo)和潮流。

2.2 玻璃幕墻設(shè)計(jì)中光電技術(shù)的應(yīng)用

光電玻璃幕墻能夠?qū)怆娦?yīng)加以利用進(jìn)而產(chǎn)生電能。在自然界各類(lèi)可再生資源中，太陽(yáng)能屬于其中的一種高品位能量，其利用率較高，傳輸以及分配相對(duì)較為便捷，因此在建筑設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用，建筑物由此也跳出了地域化大規(guī)模供電系統(tǒng)的限制。在大型公共建筑中，將太陽(yáng)能光電板應(yīng)用于玻璃幕墻中為建筑物發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了被動(dòng)節(jié)能式玻璃幕墻向主動(dòng)供給建筑物能源的先進(jìn)玻璃幕墻的轉(zhuǎn)變，在各種被動(dòng)節(jié)能設(shè)計(jì)的配合下，國(guó)內(nèi)建筑玻璃幕墻能耗過(guò)高這一現(xiàn)狀將得到根本性改善。

3 結(jié) 語(yǔ)

大型公共建筑中，玻璃幕墻設(shè)計(jì)方案得到較為普遍的應(yīng)用，因此研究玻璃幕墻綠色節(jié)能技術(shù)，推動(dòng)大型公共建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)向綠色節(jié)能方向發(fā)展，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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