淺談建筑幕墻節(jié)能

文/陶金山 平泉縣方圓工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 河北承德 067000

淺談建筑幕墻節(jié)能

文/陶金山 平泉縣方圓工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 河北承德 067000

玻璃幕墻因其外觀簡潔、通透、富有現(xiàn)代感，在現(xiàn)代高層建筑中應(yīng)用非常廣泛。本文作者根據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)結(jié)合我國建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中建筑幕墻的現(xiàn)狀，就玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)在建筑工程中的應(yīng)用提出了自己的一些建議和看法，僅供參考。

建筑節(jié)能；玻璃幕墻；節(jié)能設(shè)計(jì)；節(jié)能技術(shù)

1、前言

幕墻是一種懸掛在建筑物結(jié)構(gòu)框架上的外圍護(hù)構(gòu)件，它的自重和所受風(fēng)荷載通過錨接點(diǎn)傳至建筑物結(jié)構(gòu)框架上。幕墻構(gòu)件之間的接縫和連接用現(xiàn)代建筑技術(shù)手法處理，使幕墻形成連續(xù)的墻面。玻璃幕墻可以減少傳統(tǒng)混凝土外墻大量的鋼筋、混凝土的使用量，對(duì)于減少高耗能建材的使用所達(dá)到的節(jié)約能源、資源有很大的幫助；但普通玻璃幕墻作為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu), 其保溫、隔熱性能均遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)墻體，其熱損失是傳統(tǒng)墻體的5～6倍。幕墻的能耗約占整個(gè)建筑能耗的40%左右，因此，幕墻節(jié)能在我國公共建筑設(shè)計(jì)節(jié)能中占有極其重要的地位。

2、層玻璃幕墻的節(jié)能技術(shù)

透明幕墻,顧名思義即采用玻璃或其它透明材料的幕墻。主要包括傳統(tǒng)單層的玻璃幕墻和目前在國內(nèi)外應(yīng)用了20余年的雙層玻璃幕墻。玻璃幕墻要同時(shí)滿足冬季保溫和夏季防熱、隔熱的要求。目前，對(duì)其節(jié)能的研究主要集中在傳熱過程的研究、傳熱過程與建筑運(yùn)行模式結(jié)合的研究以及全生命周期分析等3個(gè)方面。傳統(tǒng)玻璃幕墻是由普通玻璃形成的單層玻璃幕墻。普通玻璃對(duì)可見光和長波輻射的反射有限。在夏熱冬冷地區(qū)，由于玻璃的通透性，夏日陽光直射到室內(nèi)，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，造成室內(nèi)過熱，增加空調(diào)能耗。為了解決這樣的問題，通常的做法是：減少玻璃幕墻的使用面積、建筑方位的調(diào)整、采用不同形式的遮陽、選擇合理的玻璃幕墻材料及安裝時(shí)增強(qiáng)其密封性等。

2.1 減少玻璃幕墻的使用面積

玻璃幕墻使用面積的減少，在夏日可降低熱透射量，使室內(nèi)溫度不至于過高，降低空調(diào)的能耗；冬季則可減少熱交換量，從而降低由于玻璃的保溫性能差而造成的熱損失。但是，目前在幕墻的設(shè)計(jì)使用中，為了追求立面上的效果，減少幕墻的使用面積并不是一個(gè)好的選擇。

2.2 玻璃幕墻建筑方位的節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑方位的設(shè)計(jì)也是建筑外墻節(jié)能設(shè)計(jì)的要素之一。建筑的朝向應(yīng)該考慮日照、采光、通風(fēng)、遮陽等要求。大面積的玻璃幕墻應(yīng)避免東照西曬，建筑的長向應(yīng)朝南北向配置。坐北朝南的朝向是我國許多地區(qū)的合理朝向，但朝向的選擇是因地域氣候、周圍環(huán)境、建筑需求而改變的，不可一概而論。在城市房屋建筑設(shè)計(jì)中，建筑方位的選擇往往由于城市布局規(guī)劃等原因不能按最佳朝向，但可以通過調(diào)整建筑布局來獲得相對(duì)合理的方位。

2.3 選擇合理的玻璃幕墻材料

由于玻璃表面換熱性強(qiáng)、熱透射率高，產(chǎn)生的室內(nèi)溫度過高，除了減少玻璃幕墻的使用面積和調(diào)整幕墻建筑方位的設(shè)計(jì)外，還可以選擇合理的玻璃幕墻材料。太陽輻射的特點(diǎn)是：可見光波長短（380～780nm），熱量小；紅外線波長（＞780nm），熱量大。所以玻璃材料應(yīng)盡量讓波長短的可見光透射而讓波長長的紅外線輻射熱反射出去，這樣在減少夏季空調(diào)負(fù)荷的同時(shí)又不至于降低采光效率。如采用Low- E 玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃等節(jié)能玻璃以減少太陽光透過玻璃的直接輻射。其中，Low- E 玻璃，可直接反射遠(yuǎn)紅外熱輻射（反射率可達(dá)80%～95%），阻擋玻璃吸熱升溫后以輻射形式從膜面向外散熱，同時(shí)，可獲得最高80%以上的可見光透過率，同普通玻璃差不多。另外，還可以采用鋁塑復(fù)合材料、斷橋隔熱型材等高熱阻材料，其隔熱保溫原理也比較簡單，可使玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)大大降低。

2.4 玻璃幕墻的遮陽節(jié)能技術(shù)

玻璃幕墻可以通過選擇合理的玻璃材質(zhì)來影響太陽光的輻射，但是，裝設(shè)遮陽板、遮陽百頁等外遮陽措施遠(yuǎn)比改變玻璃材質(zhì)的效果好。在玻璃幕墻上設(shè)置遮陽系統(tǒng)，可以最大限度減少陽光的直接照射，從而避免室內(nèi)過熱，是炎熱地區(qū)建筑防熱的主要措施之一。遮陽措施具有防止太陽輻射、避免產(chǎn)生眩光、改善室內(nèi)環(huán)境氣候等功能，同時(shí)也對(duì)室內(nèi)的采光、通風(fēng)帶來不同層次的影響。但是，如果在玻璃幕墻外做遮陽，則改變了設(shè)計(jì)的初衷，使建筑失去了光潔的立面效果，而且室外的遮陽構(gòu)件長期風(fēng)吹雨打也容易損壞，保養(yǎng)和維護(hù)十分困難，因此，大多數(shù)傳統(tǒng)的玻璃幕墻不得不采用室內(nèi)遮陽。目前室內(nèi)遮陽使用最普遍的就是窗簾，而遮陽效果的好壞就取決于窗簾朝陽面材料的性質(zhì)。對(duì)于一般的布料而言，熱量的吸收反而使室內(nèi)溫度上升,從而增加了夏季空調(diào)的能耗，因此，采用新型、節(jié)能的材料就顯得尤為重要。新型的納米材料不僅對(duì)紫外線輻射具有很強(qiáng)的反射作用，而且還有特殊的選擇和吸收功能，可將紫外線能量轉(zhuǎn)換成熱能或其他形式予以釋放或消耗。

3、雙層玻璃幕墻的節(jié)能技術(shù)

雙層玻璃幕墻是由內(nèi)、外兩層玻璃幕墻組成，兩層幕墻中間形成一個(gè)通道，同時(shí)在外層幕墻設(shè)置進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口。為了使立面通透、視野開闊，內(nèi)層幕墻一般可采用懸窗結(jié)構(gòu)形式。還有一種方法是設(shè)置通風(fēng)器，通風(fēng)器可安裝在幕墻的頂部，使其控制方便，通風(fēng)換氣更自然、柔和，使人感到更加舒適。與傳統(tǒng)玻璃幕墻相比，雙層玻璃幕墻獨(dú)特的夾層設(shè)計(jì)，不僅在提高幕墻的保溫隔熱性能上提供了更多可能，更重要的是，為遮陽構(gòu)件提供一個(gè)棲身之地，使之既能有效遮陽，又不破壞建筑外觀效果。

（1）雙層玻璃幕墻的節(jié)能原理。

（2）在雙層玻璃幕墻間填充不同的氣體。

（3）通過強(qiáng)化通風(fēng)降溫降低能耗。

4、設(shè)置熱緩沖區(qū)

熱緩沖區(qū)就是在玻璃幕墻和室內(nèi)之間設(shè)置一個(gè)空間，例如通常采用的外包陽臺(tái)或平臺(tái)。這樣的設(shè)置，其節(jié)能原理與雙層玻璃幕墻類似，不過由于其空間較大，處理好通風(fēng)的問題，就可以將熱量有效的分流，起到了一定的降溫作用，從而減少室內(nèi)空調(diào)的能耗。由于該空間類似于溫室，可以適當(dāng)種植花草，成為一個(gè)綠色休憩場所。

5、幕墻利用太陽能節(jié)能

由于能源緊缺，主動(dòng)式太陽能建筑節(jié)能設(shè)計(jì)是建筑利用太陽能節(jié)能的趨勢(shì)所在，而作為建筑立面的幕墻，在太陽能利用方面有著天然的優(yōu)勢(shì)。目前，隨著科技的進(jìn)步和新型玻璃材料的產(chǎn)生，為建筑利用太陽能開辟了一條新路。現(xiàn)在國外開始采用一種光電幕墻發(fā)電，該幕墻是在玻璃中間設(shè)置復(fù)合光電池板塊，然后在裝配時(shí)將其連接在一起，從而形成一套發(fā)電系統(tǒng)。這套發(fā)電系統(tǒng)再通過一定的儲(chǔ)存設(shè)備將電能轉(zhuǎn)化為可以直接使用的電源。在烈日炎炎的夏天，利用太陽能產(chǎn)生的電源就可以在局部范圍內(nèi)滿足照明用電等需求。

結(jié)語：

玻璃幕墻的節(jié)能效果與幕墻設(shè)計(jì)有密切關(guān)系，傳統(tǒng)單層玻璃幕墻可以采用減少玻璃幕墻的使用面積、建筑方位的調(diào)整、采用不同形式的遮陽、選擇合理的玻璃幕墻材料及安裝時(shí)增強(qiáng)其密封性等方法來減少能耗。雙層玻璃幕墻，其主要的節(jié)能措施是改變兩層玻璃幕墻間空氣的導(dǎo)熱性能以及加強(qiáng)其流通。熱緩沖區(qū)的設(shè)置不僅有利于減少室內(nèi)空調(diào)的能耗，而且可以成為一個(gè)綠色的休憩場所。主動(dòng)式太陽能節(jié)能是建筑幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)趨勢(shì)所在,其中光電幕墻就是利用太陽能發(fā)電綜合節(jié)能良好范例。