建筑玻璃幕墻和窗的節能設計

摘要：近年來，隨著人們生活質量水平的提升，人們對室內光線、室內透明度要求不斷提升，建筑結構施工設計中玻璃幕墻的應用范圍不斷增加。在這種時代背景下，節能和環保問題已成為玻璃幕墻及窗設計的重點，要想達到這一要求，在設計中我們必須著手解決幕墻能耗問題。現本文就對建筑玻璃幕墻和窗的節能設計進行研究分析。

關鍵詞：玻璃幕墻;節能;設計;建筑;窗

在新世紀，能源問題已成為本世紀研究的熱門話題，建筑作為社會能耗的大戶越來越引起人們的重視。窗作為建筑結構中最關鍵的保溫、隔熱部位，提高建筑材料的隔熱性能的目的控制在于保持室內溫度，節省能源消耗。根據有關資料統計得出，建筑能耗中因為窗熱損失而造成的能耗占總能耗的三分之一。由此可見，在建筑施工建設中，做好節能相當關鍵。尤其在近年來，隨著建筑透明度要求的提高，建筑物玻璃幕墻和窗戶面積不斷增大，節能問題也就表現的越來越突出，這就需要我們從多個不同方面入手解決該能耗問題。

一、玻璃幕墻及窗耗能問題分析

在今天的玻璃幕墻和窗戶設計中，其材料選擇上主要以金屬和玻璃為主，這些材料本身具備較高的導熱系數，幕墻及外窗是建筑能耗散失最多的部位，其所造成的能耗占建筑總能耗的三分之一以上。在這種能耗損失中，具體的能耗問題主要表現在對流、輻射、導熱三個方面，因此也可以說玻璃幕墻和窗的能耗主要是這三種方式綜合作用的結果。

二、建筑玻璃幕墻及窗的節能要點

經過一段時間的工作實踐得出，建筑玻璃幕墻和窗的節能設計是一個系統、綜合的工程，其涉及到為有限原設計、光熱性計算等。由于在建筑物中窗大多都是外圍結構中保溫、隔熱的薄弱環節，也是節能設計的關鍵內容，因此在設計中必須要深刻分析建筑建設中所選擇玻璃、金屬材料的導熱性。這種做法的目的在于保證室內溫度，避免因為材料導熱性引起的建筑能耗。因此來說，在建筑玻璃幕墻及窗的節能設計包含以下幾個方面。

1、設計原則

建筑幕墻和窗的節能設計是在周邊建筑自然環境基礎上，以溫度、光線、氣候狀況為核心進行分析，針對建筑物本身的朝向、高度及室內功能特點上進行分析，通過系統、有效的方法來對室內環境、溫度進行調整。這個過程可謂是一個綜合、系統的過程，需要處理隔熱、導熱等復雜關系。在這個過程中，不僅要依靠單一的指示標準，因此在玻璃幕墻和窗的節能設計中，我們需要遵循以下設計原則。

1.1、科學性：在建筑玻璃幕墻和窗的節能設計中，我們需要綜合、全面考慮各種相關因素，在建筑結構功能、性能等方面合理選擇，要求玻璃幕墻和窗的結構在滿足建筑外觀要求的基礎上，符合當地所處氣候條件、材料傳熱導數的新要求。

1.2、實用性：在具體的建筑玻璃幕墻和窗的設計工作中，設計標準要嚴格按照當地環境與項目具體情況來定，參考標準和規定認真落實國家相關政策，同時處理好建筑低能耗與高舒適度之間的關系。

1.3、經濟性：建筑玻璃幕墻與窗作為建筑外圍結構的重要組成部分，節能設計僅僅是其中一個方面，因此需要在設計中全面考慮、綜合分析。只有設計工作達到節能、環保、經濟一致的情況，才能更好的體現出建筑玻璃幕墻和窗節能設計作用。

2、新材料的應用

早在上個世紀三十年代，國際建筑市場上就已經有人提出了光電幕墻、生態幕墻等新技術要求。這種幕墻體系的應用有效的緩解了傳統玻璃幕墻和窗設計中存在的問題。尤其是在傳統的玻璃幕墻和窗的節能設計中，可謂是節能與美觀不能并存的設計。但隨著科學技術的進一步發展，各種節能效果好、隔熱性佳、反光系數低的材料不斷涌現，這為解決建筑玻璃幕墻和窗的節能設計問題提供了便利。尤其是在光電幕墻和生態幕墻廣泛應用的新時期，其廣泛應用已成為當今研討最多的課題。

3、建筑玻璃幕墻和窗的節能設計要點

玻璃材料在建筑設計中具有重要的作用，除了滿足建筑結構設計如強度，剛度，風壓，抗震和溫度變形等要求外，在節能設計時應滿足節能圍護結構功能要求，要求建筑師能根據建筑的使用功能以及我國不同地區的氣候特點，正確選用各種節能玻璃材料，創造出新型建筑節能技術和設計方法。窗往往是建筑圍護結構中保溫、隔熱和節能的薄弱環節.提高建筑玻璃材料的熱工性能，目的是控制窗或幕墻表面溫度冬季過低、夏季過高，節省采暖或致冷能耗.從國內外玻璃材料圍護結構的節能設計來看，通常主要采用以下幾種方法：

（1）根據建筑的性質、使用功能以及建筑所處的氣候環境條件來設計窗、幕墻，對建筑的窗墻比應有一定的控制，因為窗戶面積率直接影響建筑的采光及采暖空調的能耗，一般窗墻比應控制在0.3左右.尤其在嚴寒地區和炎熱地區，在設計大面積用玻璃窗和幕墻時，要選擇采光、隔聲、熱工性能良好的新型玻璃材料.根據不同地區選擇不同的熱反射玻璃、Low―E復層玻璃（中空玻璃）以及保溫玻璃等材料.

（2）根據建筑日照設計原理，合理設計窗戶挑糖或遮陽措施，減小玻璃面的日照面積，降低夏季空調能耗.在進行遮陽設計時要考慮各個地區氣候特點，對于冬冷夏熱地區冬季需要日照，夏季需要遮陽，應采用活動式遮陽措施.在設計遮陽構造時要結合玻璃窗、幕墻建筑的整體藝術效果，材料與顏色進行考慮，而且形式要簡單，美觀，便于清洗，安裝.

（3）在寒冷地區采用大面積玻璃窗和幕墻時應采取保溫措施，防止“熱橋”產生，由于窗和幕墻框大多為金屬材料，金屬和玻璃材料導熱系數大，當室內外溫差大時，應注意在窗、幕墻框架格內加熱絕緣材料進行保溫，以防止結露、掛霜，以減少能耗.加在幕墻豎框室內外均用熱絕緣橡膠密封條分隔，形成“熱斷橋”后，幕墻不產生結露現象，而且視野清晰.

（4）注意視覺和冷凝現象.當采用保溫材料后，如防火材料或保溫隔熱材料接觸熱反射玻璃的背面，或在熱反射玻璃背后使用顏色不均勻的襯熱材料時，在某種光照狀態下，可能會產生視覺“穿透”現象，看到后面的物體.此外，如果在這些材料與玻璃間有潮氣或冷凝水積聚，也會使玻璃和保溫材料逐漸腐蝕，形成影響外觀的斑點.采用遮擋結構，制造一個與視覺中空玻璃類似的遮擋中空玻璃，消除視覺穿透現象，又保證了玻璃圍護結構的熱工特性.

（5）玻璃窗（幕墻）還應滿足美觀，經濟，耐久，維修，便于清洗的要求.合理選擇材料和構造形式，充分考慮使用的靈活性和最大限度地減少能耗，因此，對立面分格大小，方向以及玻璃，框格顏色等均要滿足適用、經濟、美觀的要求，使建筑呈現出多姿多彩和富麗堂皇的藝術效果.

三、結束語

在現代化建筑設計中，玻璃幕墻是極為先進的幕墻結構。隨著建筑事業、科學技術的飛速發展，玻璃幕墻在建筑領域的應用日趨廣泛，一方面使得我國建筑施工水平大大提升，另外也為我國建筑事業的發展起到重要作用。通過在本文中對玻璃幕墻和窗的節能設計進行深入研究，我相信大家在以后工作中對其會有一個更加深刻的認識。總之，建筑玻璃幕墻和窗的節能設計關系重大、意義深刻，因此在實際設計工作中我們必須要嚴格按照國家相關規定進行，并且結合建筑施工實際來進行設計，以保證設計質量，提高建筑施工水平。

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