建筑用玻璃幕墻節能設計要點的探討

陳善渺（中建不二幕墻裝飾有限公司，湖南長沙410000）

建筑用玻璃幕墻節能設計要點的探討

陳善渺（中建不二幕墻裝飾有限公司，湖南長沙410000）

建筑行業的快速發展，使得建筑模式不斷更新，玻璃幕墻作為一種新型的形式被廣泛于工程建設中，為了提高玻璃幕墻的應用效果，還應對玻璃幕墻進行綠色節能設計，在不影響基礎功能的前提下，降低運行能耗。本文主要從玻璃幕墻的節能原理入手，并結合實例對建筑玻璃幕墻節能設計的相關要點進行分析，以期為提高玻璃幕墻的綜合效用有所幫助。

建筑模式；玻璃幕墻；節能設計

1　引言

建筑行業快速發展的同時，建筑行業的目標也發生重大改變，對環保、節能、可再生資源的合理利用予以重視，越來越追求節能型材料的使用，其中玻璃幕墻是現代建筑中采用較多的外圍護結構，是建筑物進行熱交換和熱傳導的關鍵部位，是傳統墻體熱損失的3～4倍，其能耗約占整個建筑總能耗的40%。玻璃幕墻不僅能滿足建筑美學和建筑功能的相關要求，還應遵循“環保和節能”的設計原則，實現太陽能資源的充分利用，在對玻璃幕墻進行節能設計時，還應對導致玻璃幕墻能耗較高的原因進行分析，并制定有效的處理措施，從而提高設計的科學性。

2　玻璃幕墻的節能原理

玻璃幕墻在建筑施工中的應用已成為建筑行業發展的主要趨勢。玻璃幕墻是一種透明材料，可通過對流、輻射和傳導的方式進行熱能的有效傳遞，為了更好的對玻璃傳遞能量的過程進行評估，可通過單位面積、單位溫差和單位時間內的傳遞焦耳數進行確定，焦耳數越大則說明玻璃的能耗就越大，這種情況下，采取節能措施是非常必要的。為了更好的對玻璃幕墻節能效果進行測試，還可以通過遮蔽系數進行研究，在同等條件下，將玻璃組件和透明玻璃放置在陽光下，通過太陽輻射能量的比值來確定遮蔽系數，遮蔽系數越小則說明玻璃的能耗越小，即節能效果越好。太陽光在經過玻璃照射到房間時，部分太陽能是直接通過的，另一部分則會被玻璃幕墻吸收并轉化為熱能，且這部分熱能會直接進入室內，導致室內熱能增加，從而提升房間溫度。

3　玻璃幕墻節能設計要點分析

3.1保溫隔熱設計

玻璃幕墻的使用，能夠大大提高房屋的采光效果。但在夏季，由于采光面積過大，導致室內溫度上升，被迫使用空調降低溫度，這樣就會造成電力資源的浪費，在冬季，由于幕墻面積過大，導致熱量過度流失，造成室內溫度過低，因此，對玻璃幕墻進行綠色節能設計時應該重點考慮玻璃幕墻的保溫隔熱處理。只有保溫隔熱工作處理的好，夏天室內溫度才不會過高，冬天室內溫度不會過低，將室內溫度控制在一個合理范圍內，減少空調的使用，進而降低電力資源的消耗。

3.2玻璃幕墻遮陽設計

為了保持室內溫度處在正常范圍內，可以對玻璃幕墻采取遮擋處理，以此來減少陽光對幕墻的直射，保證室內溫度不會過高。對玻璃幕墻進行遮陽處理常見的方法有以下三種：①選用遮陽能力比較強的玻璃。這樣施工后就能有效阻擋熱量的進入，保持室內溫度，減少電力資源的浪費；②在室內設置遮陽物。在室內設置遮陽物也能防止陽光的進入，設置室內遮陽物時可根據實際情況選擇合適形狀的遮陽物，這樣對光線的阻擋能力才能更好；③在室外設置遮陽物。室外遮陽物可以有效遮擋陽光，降低屋內溫度。選用合適的遮擋方式能有效遮擋太陽光的直接進入，從而保證室內溫度在合理范圍內。

3.3自然通風

玻璃幕墻在使用前要經過嚴格的設計，在玻璃幕墻設計的過程中，應對建筑物的整體通風情況進行考慮，玻璃幕墻一般應用于寫字樓，寫字樓內部人員密度相對較高，導致內部通風狀況較差，進而影響工作人員身體健康，因此，應注重提高玻璃幕墻的通風效果。提高玻璃幕墻通風效果可以促進空氣的流通，降低室內通風系統能源消耗，對玻璃幕墻進行通風設置時，應該考慮玻璃幕墻外窗數量設計是否合理，玻璃幕墻外窗數量太少則會導致通風質量差，數量太多又會造成室內溫度流失。因此，在設計玻璃幕墻外窗的過程中應對其進行分析和研究，嚴格控制玻璃外窗的數量，另外還需嚴格控制外窗的封閉性，以此來提升玻璃幕墻的節能效果。

4　工程實例

4.1實例概況

某機場共三座航站樓，其中第一航站樓因改造已停用，第二航站樓（T2）的建筑總面積為9萬m2，該航站樓主要分為主體和兩翼，最大進深為93m，總長420m，地下1層，地上2層；第三航站樓A座（T3）的建筑面積為26萬m2，地面總高25.8萬m2，航站樓辦票大廳和候機廳面積為4.7萬m2，在該區域采用了濕溫度獨立控制的空調方式，且在其長廊上一般都有大面積的玻璃幕墻。

4.2T3航站樓空調能耗的特點

①溫度調節系統在機場總能耗中占據較大比例，由于航站樓內部維護結構使用玻璃幕墻的面積較大，導致航站樓內部不同高度之間都存在溫差，特別是在夏季，在熱空氣聚集的作用下，屋面負荷過高，第二層的人員和地面直接受到較大的輻射熱；②航站樓溫度調控系統長期處于高負荷運作狀態，外部熱源距航站樓較遠，再加上建筑內部用戶較為分散，這種情況下，就可選擇直連多級循環泵空調水系統，有利于降低輸送能耗；③從該市的氣候條件來看，春季和秋季可為該航站樓提供自然的通風和降溫條件，但在夏季，機場外部環境早晚溫差較大、相對濕度較低，每天約14h的時間，室外溫度比室內常溫低26℃，這種情況下，可采用全空氣系統來實現溫度的有效降低。

T3航站樓配備的是新型節能空調系統，可為整個航站樓提供舒適的溫度和高質量空氣，而T2航站樓的溫度調節系統主要采用普通的機械送風，在對相關能耗統計數據進行分析后發現T3航站樓溫度調節系統的能耗比T2航站樓低，可見，新型空調系統的應用已取得良好的節能效果。

4.3機場航站樓玻璃幕墻的形式分析

4.3.1T2航站樓玻璃幕墻分析

該航站樓一層到達層和二層出發層采用的幕墻形式不同，其中二層主要采用大面積單柱支承的點支式駁接玻璃幕墻，該形式幕墻結構簡單、視覺效果好，施工方便，通常適用在層間較低的層間幕墻或上下都具備穩固支承體系的幕墻。而一層到達層則使用了帶玻璃肋的全玻璃幕墻，玻璃肋通過結構密封膠和外側玻璃形成了一個完整的受力體系，這種形式的幕墻可有效提高室內亮度，以此來保證建筑的美觀。

相關設計人員在對太陽方位、天氣變化等情況進行綜合考慮后，決定采用SV30隔熱膜安裝在T2航站樓四周的玻璃幕墻，這一措施實施后，在夏季，該航站樓溫度調節系統的用電量節約了21.2萬kW/h，若用0.85元千瓦時進行計算的話，每年可節約空調費用約18萬元。

4.3.2T3航站樓玻璃幕墻分析

T3航站樓的出發層和到達層都采用了明框式玻璃幕墻，將玻璃板用鋁框進行鑲嵌，保證其成為一個四周都有鋁框的幕墻元件，并將其固定在二層到達層的鋼桁架上，而鋼桁架的支撐主要來源于整個建筑主體，使得幕墻和鋼桁架完全融為一體，不僅有效解決了整體受力問題，還提升了建筑整體的美感。

T3航站樓主要采用了中空LOW-E雙鋼化玻璃，在相關計算后得出該中空玻璃的傳熱系數為2.2W/m2·k，而單層玻璃傳熱系數為5.7W/m2·k，可見中空玻璃的傳熱系數遠小于單層玻璃的傳熱系數，節能率高達61.2%，另外，在遮陽方案的制定上，T3航站樓還在除東側以外的其它三側采用了彩釉中空LOW-E雙鋼化玻璃，可有效節約工程成本，減少工程施工量，方便后期維護，能夠有效降低光透射率，從而滿足特殊要求。T3航站樓所采用的部分幕墻構造如圖1所示。

圖1　T3航站樓玻璃幕墻大樣

4.4總結

T2航站樓在增貼隔熱膜后，明顯提高了幕墻的隔熱能力，T3航站樓在采用中空LOW-E雙鋼化玻璃后，大大降低了熱能的透射率，但仍需提高建筑的遮陽能力，降低空調系統冷負荷。

5　結語

對建筑工程玻璃幕墻進行綠色節能設計，是工程建設的關鍵性要求，在對玻璃幕墻進行節能設計時，需要結合其所具有的特點，對以往經驗進行總結，確定設計要點，做好結構方式、玻璃材料的選擇，并積極應用各項新型技術，爭取不斷提高幕墻節能設計效果。

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TU228

A

2095-2066（2016）26-0155-02

2016-8-23

陳善渺（1979-），男，工程師，本科，主要從事幕墻設計與施工方面工作。