淺析公共建筑外窗幕墻的節能設計

朱立杰

中國中元國際工程有限公司，北京 100089

隨著社會的不斷發展和人們生活水平的不斷提高，人們的需求層次已經慢慢轉變為綠色環保和生態高效。在當今能源日益緊張并且國家大力倡導環保的背景下，建筑設計作為社會活動的重要組成部分，其公共建筑的節能設計可以大大加快建設節約型社會的歷史進程。實踐表明，公共建筑的外窗及透明玻璃幕墻是外圍護結構中熱量活動及損失較為嚴重的部位之一，所以針對公共建筑的門窗，其玻璃幕墻的節能化改造是提升建筑整體節能水平的有效方法之一。近些年來，隨著社會經濟的飛速發展，公共建筑的建設也進入到了黃金時代，尤其是大型的高層建筑、綜合體及地標等公共建筑。由于公共建筑的功能及結構各不相同且復雜性較高，所以針對建筑物的結構特點來加強公共建筑的外窗幕墻節能施工成為了學者們研究的重要方向之一。

1 建筑幕墻節能設計的基本原則

針對公共建筑幕墻的節能化設計，首先，應嚴格遵守當地相關法律法規以及行業的技術標準和規范守則，其次，應該對施工地點周圍的狀況進行充分的調研，充分考慮本建筑的布局及位置。從招標文件中外窗幕墻的功能要求出發，從結構設計、材料選擇等方面著手，在滿足使用需求的前提下設計合理的節能方案，在設計中要保證外窗幕墻的隔熱效果、隔音效果及氣密效果和抗風能力。

1.1 公共建筑窗墻比的節能設計

由于日光從公共建筑外窗進入室內，所以其對取暖效果和照明效果有著重大的意義。公共建筑的外窗設計是否專業合理，將直接影響著空氣流動性及照明和取暖效果。此外，公共建筑的服務對象是大眾，所以在玻璃的透光和保溫效果相對于其他建筑更加優良，以保證室外和室內的熱量不會發生交換。在針對公共建筑外窗幕墻的實際設計中，首先，要測量建筑的日常風向，通過軟件來模擬風的實際情況；然后，根據測量及模擬數據來制定窗戶尺寸大小，并根據建筑實際情況來進一步調整窗戶大小以保證采光良好；最后，計算出公共建筑窗墻比并對其設計結果進行校對，以便保證公共建筑外窗幕墻節能設計達到最優。

1.2 公共建筑外窗氣密性的節能設計

門窗在公共建筑中的主要功能是通風換氣，在一些溫度較低的地區，室內室外的晝夜溫差較大，所以在室外強風的情況下容易出現較大的壓力差，導致外窗氣密性下降，使空氣從外部進入到建筑內部，引起室內溫度產生波動。而在溫度較高地區，居民們一般使用空調來降溫，造成空氣不斷循環流動，在此過程中，熱風會從門窗縫隙中進入到室內，使室內溫度升高，從而加大空調耗電量。所以在公共建筑外裝幕墻的節能設計當中，要根據不同地區實際情況來設計，確保外窗氣密性良好。

目前針對公共建筑外窗氣密性節能建設，主要有以下2個方法，第一個是選擇氣密性良好的材料，另一個是采用合適的窗型進行節能設計。一般情況下外窗幕墻設計可以選用推拉窗、固定窗、及平開窗，設計人員可根據實際情況選擇適合環境的類型。其中，推拉窗的工作方式為來回滑動，所以很可能產生較大的氣流空間，使空氣形成明顯的環流狀態，進而導致室內溫度降低；平開窗結構類型是窗扇和窗框之間運用封條密閉，封條一般采用橡膠制作，所以在關閉窗戶的前提下，室內外氣流很難發生環流，但并不表示窗戶完全密閉，在窗子與墻體相連的位置，氣流可以通過兩者之間的縫隙進入室內；固定式外窗是直接被鑲嵌在門框中，窗框鑲嵌在墻體當中，玻璃與窗框之間均使用密封膠進行密封處理。所以，室內外空氣很難發生流動，從而達到較好的氣密效果，大大節省了熱能及電能。

在密封材料選擇方面，雙層玻璃四周可以使用密封膠來進行密封處理，密封膠可以起到很好的保溫及隔音效果。此外，也可以使用聚氨酯發泡體對門窗的邊緣進行填充處理，也可大大提高公共建筑外裝幕墻保溫性能。由于硅化處理后的密封毛條外觀變的非常平整，可以大大提高外窗的抗凍性及隔音性等，所以也可以使用硅化處理后的密封毛條來對窗扇和窗框進行密封處理。

1.3 公共建筑外窗和幕墻保溫隔熱的節能設計

為不斷提高外窗幕墻整體保溫效果，在公共建筑外窗幕墻節能設計中需要不斷提高圍護結構保溫性能，一般情況下針對供建筑外窗和幕墻保溫隔熱節能設計，主要使用以下3種方法。

1.3.1 使用新型環保節能外窗

目前絕大多數公共建筑使用的都是傳統的外窗，而新型外裝中使用最多的是動態式外窗，主要是通過外墻窗戶預留洞口來安裝雙層窗戶，在實際安裝時，可以將內外層窗戶的距離保持在10mm左右，使之達到保溫隔熱隔音效果。如溫度較高，可以使用保溫窗簾，反之則使用隔熱窗簾。通過外層窗保溫特性來及時吸收日光以便于在溫度較低時進行取暖，從而大大降低了耗電量，也減少了公共建筑取暖產生的經濟消耗。

1.3.2 適當降低外窗傳熱系數

在針對公共建筑外窗幕墻的節能設計中，公共建筑節能設計第一要務就是使用較高性能節能門窗，以便于提高圍護結構傳熱系數，從而提高公共建筑保溫性。近年來，PVC型的門窗材料，可以很好地降低外窗傳熱系數，安裝非常方便，在公共建筑節能設計中得到了廣泛應用，使外窗抗腐蝕性和抗老化性得到大大提高。另外，在外窗設置一定的遮陽裝置，可以有效減少輻射量，使冷靜期和外部熱量被阻絕在外，從而減少電能耗量，起到很好的保溫隔熱效果。

1.3.3 光電幕墻設計

在對于一些較為龐大的建筑物中，要設計出合理的節能體系，對整個系統節約開支、提高資源利用率都有著重要的意義。光電幕墻可以實現對太陽能的高效利用，在雙層鋼化玻璃中密封進了太陽能轉換模板，將太陽能轉換成為電能，具有隔音、發電、裝飾和隔熱等功能，滿足了公共建筑節能幕墻設計中智能化和人性化的要求。在對其進行設計的時候，需要對幕墻中的空腔充分利用，對電線予以隱藏，保證建筑設計的美觀性。光電幕墻加裝光電模板后，可節省傳統的建筑材料，能夠直接吸收太陽能，避免了墻面溫度和屋頂溫度過高，可以有效降低墻面及屋面升溫，減輕空調負擔。

2 公共建筑雙層換氣幕墻的節能設計

在很多大型寫字樓中，玻璃幕墻是主要的建筑材料，不能很好地實現通風換氣，使得空調的耗能量不斷增加。在公共建筑外窗幕墻節能設計中，雙層換氣幕墻是現代發展中新型環保節能幕墻，在對光環境、風環境和熱工環境等進行全面考慮后，需要根據相關設計標準進行設計，可以使整體保溫、隔熱、通風和遮陽等功能得到提高，對于保證公共建筑外觀美觀度起到重要作用。一般情況下，雙層換氣幕墻主要包括內外2道幕墻，內幕墻的設計一般采用全封閉模式，在室內吊頂內暖通系統的抽風管和熱通道是相通的，同時內幕墻中設置有通風口，可以使室內空氣順暢進入熱通道，在空氣流動循環作用下，確保內幕墻和外幕墻溫度基本一致，以達到保溫隔熱的整體效果。在外幕墻中設置有進風和排風裝置，同時與熱通道相連接，當溫度過高時，可以打開熱通道上部和下部進風和排風裝置，使熱量被帶走；當溫度較低時，陽光輻射產生的熱量，可以使內幕墻的溫度逐漸升高，從而起到保暖的效果，達到減少電能耗量的目的。

3 我國玻璃幕墻設計的發展方向

隨著我國社會不斷的進步，對我國公共建筑玻璃幕墻的設計要求也越來越高，因此，我們需要因時制宜，不斷適應需求的變化，積極主動的思考，提高創新能力，更好地利用能源，降低能源消耗。現階段，玻璃幕墻在我國公共建筑的普遍使用，預示著我國建筑已經走向了綠色節能、智能創新發展階段。為了保護環境提高能源利用率，防止地球生態環境繼續惡化，能源匱乏現象出現，我們必須降低能源消耗，在玻璃幕墻設計中采用綠色節能減排的技術，吸取國內外發展經驗，確保其更好的向綠色節能、智能創新方向發展。與此同時，隨著我國建筑材料以及工藝的發展，帶動著玻璃幕墻設計也走向了藝術性、綠色性方向發展。目前，我國的經濟，生產水平不斷提高，我國的玻璃幕墻設計不斷地展現出了新特性，更注重綠色節能的發展以及社會價值的追求，不僅為人們的生活工作增添了色彩，而且也為節能減排做出了新貢獻。

4 結語

總而言之，新能源、新技術不斷加入建筑行業領域。城市化建設腳步逐漸加快，規模不斷壯大，在公共建筑外窗幕墻上應用節能理念，順應國家和人民生活質量發展趨勢，提高了公共建筑中整體保溫隔熱性能，有效節約能源，實現了對可再生能源的廣泛利用，為國家在未來國際可持續發展競爭中占得有利位置。