節能玻璃在建筑節能設計中的應用分析

汪海濱

(淮安市現代建筑設計研究院有限公司,江蘇 淮安 223200)

據權威機構調查顯示,全球50%的能源消耗、15%～45%的環境總負擔源于建筑活動,由此可見建筑節能設計在人類生存與發展中所發揮的重要作用,而作為現代建筑中應用最廣泛的建筑材料之一,玻璃的節能也開始受到業界重視,節能玻璃的出現與廣泛應用便得益于這種重視,而為了保證節能玻璃能夠更好服務于建筑節能設計,正是本文就節能玻璃在建筑節能設計中的應用展開具體研究的原因所在。

1 常見的節能玻璃

普通平板玻璃對可見光和長波輻射的反射有限,這就使得其往往會導致夏季室內過熱、冬季室內溫度降低,而節能玻璃所具備的優秀保溫隔熱性能則能夠解決普通平板玻璃存在的不足,熱反射鍍膜玻璃、吸熱玻璃、中空玻璃、低輻射玻璃均屬于較為常見且典型的節能玻璃。

1.1 熱反射鍍膜玻璃

通過金屬或化合物薄膜,熱反射鍍膜玻璃能夠實現太陽輻射和紫外線入射量的明顯限制,其夏季室內隔熱性能十分優秀,不過熱反射鍍膜玻璃在應用中往往會出現對可見光的阻擋過大、冬季無法較好利用太陽能問題,這點需要得到設計人員的重視。

1.2 吸熱玻璃

通過摻入金屬離子,吸熱玻璃能夠實現有選擇的吸收太陽能,其同樣具備較為優秀的夏季室內隔熱性能,不過較低的透光率也使得吸熱玻璃在太陽能利用領域存在不足。

1.3 中空玻璃

中空玻璃由兩片或兩片以上平板玻璃組合而成,通過玻璃之間的惰性氣體層或干燥空氣層,中空玻璃就能夠實現對流及傳導熱損失的有效減少,其利用太陽能取暖的性能也較為優秀。不過值得注意的是,傳統的中空玻璃往往會導致夏季室內溫度持續上升,但中空玻璃中的真空玻璃能夠較好避免這一問題[1]。

1.4 低輻射Low-E玻璃

通過真空磁控濺射法在優質浮法玻璃表面鍍膜,即可實現夏季室內熱輻射、冬季熱流量流失的有效控制,而通過不同品種的低輻射Low-E玻璃選擇,便能夠滿足不能地區的建筑需要,高可見光透過率、高紅外線反射率是這一節能玻璃的特點所在,這也是低輻射Low-E玻璃擁有最優秀綜合節能性能且在我國當下實現了廣泛應用的原因所在[2]。

2 節能玻璃在公共建筑節能設計中的應用

2.1 應用原理

隨著現代建筑業的快速發展,玻璃幕墻在公共建筑中的應用日漸常態化,基于節能玻璃的玻璃幕墻節能技術也在國內外實現了較為廣泛的應用,該技術可以細分為靜態節能、動態節能、智能控制和能源轉化四類,結合研究重點本文主要對其中的靜態節能進行分析。對于玻璃幕墻節能技術中的靜態節能來說,降低幕墻的傳熱系數、提高幕墻氣密性能、增強輻射控制三方面屬于其核心思想,而這類思想轉化為實際便需要得到節能玻璃的支持,節能玻璃將在其中發揮夏季遮陽、冬季充分利用太陽輻射等多種效用。

2.2 應用實踐

(1)項目概況。為了更為直觀介紹基于節能玻璃的玻璃幕墻節能技術,本文選擇了南京市總建筑面積93182m2、高度51.8m的南方時代購物廣場作為研究對象,該廣場的節能設計按照《公共建筑節能設計標準》(GB50189-2005)的要求,達到了節能的目的。

(2)節能計算。考慮到南方時代購物廣場所在地屬于夏熱冬冷地區,設計過程前的計算需要結合窗墻比、體形系數以及節能設計方法,最終設計人員通過計算得出了各層的窗面積、墻面積、窗墻比,并得出了該建筑的體形系數為0.35,小于限制0.4。

(3)玻璃幕墻節能設計。在南方時代購物廣場玻璃幕墻的應用中,本文圍繞設計方法、節能設計兩部分對其開展了深入分析,具體分析如下：①設計方法。結合“建筑熱工性能判斷表”開展具體設計,這一設計需要應用圍護結構的傳熱系數；②節能設計。外墻為涂料的東向、北向、西向外窗選擇了12mm空氣層的塑鋼中空玻璃窗,外墻為金屬鋁板的南向、西向外窗選擇了9mm空氣層的低輻射Low-E玻璃,并配上了PA斷橋鋁合金單框,設計人員在設計中充分考慮了外觀造型美觀、色彩關系和諧、結構搭配合理,由此該工程的節能性、經濟性均得到了較好保障[3]。

3 節能玻璃在住宅建筑節能設計中的應用

3.1 應用原理

住宅建筑往往在門窗洞口保溫隔熱性能方面存在著不足,因此節能玻璃的也應圍繞這種不足展開,這是由于玻璃窗允許太陽輻射進入室內往往會帶來正面與負面兩種影響,而陽光間+“雙層皮”+智能玻璃立面便屬于這一領域節能玻璃的常見應用。早在上世紀40年代,熱反射鍍膜玻璃便開始應用于住宅建筑領域,中空玻璃的應用則可以追溯到上世紀80年代,不過低輻射Low-E玻璃屬于當下最受國內外建筑業青睞的節能玻璃。

陽光間+“雙層皮”+智能玻璃立面屬于較為典型節能玻璃在住宅建筑節能設計中的應用方式,由著名建筑設計師羅吉德設計的比爾市生態公寓便屬于其中代表,羅吉德通過設計賦予了該公寓朝南的大陽臺和貫通上下兩層的溫室,由此在節能玻璃支持下該公寓便具備著較為優秀的節能性能,春、秋、冬三季實現的溫暖空氣存儲實現了20%～30%的房間所需熱能提供,夏季則通過打開通風扇和玻璃隔斷實現了室內溫度的進一步降低。

3.2 應用實踐

(1)項目概況。位于南京市的金奧大廈寫字樓公寓大廈高60m,屬于典型的塔樓式建筑,通過兩棟建筑垂直相聯接實現了公共空間的創建,該公共空間提供了會議室、游戲場、多功能廳以及陽光室。

(2)具體應用。在金奧大廈寫字樓節能玻璃的具體應用中,這一應用可以細分為以下幾個方面：①智能化玻璃立面。通過智能計算機控制,通風管與屋頂的結合能夠實現任何季節的舒適度保證,同時具備的有聲音緩沖帶作用、減少能源消耗。便使得金奧大廈寫字樓具備著較為優秀的性能；②LOFT設計概念。在LOFT設計概念的影響,整個大廈采用了無承重墻的、開放式的簡約設計,這一設計與節能玻璃之間實現了更高質量的契合；③節能玻璃使用。整棟大廈設計應用了中空玻璃與低輻射Low-E玻璃兩種較為典型的節能玻璃,由此實現了玻璃里面更好利用太陽能,空氣流通循環所需要的能量也因此。

值得注意的是,除了金奧大廈寫字樓外,近年來國內住宅建筑領域在節能玻璃的使用領域的發展速度日漸提升,結合中空玻璃和低輻射Low-E玻璃的雙層智能玻璃便屬于其中典型,由此便實現了進一步降低室內熱量損失并靈活調節太陽能利用程度,雙層智能玻璃能夠支持下的30%太陽能房間熱量提供,便直觀證明了這一節能玻璃應用所具備的較強現實意義。

4 結論

綜上所述,節能玻璃能夠較好服務于建筑設計。而在此基礎上,本文涉及的南方時代購物廣場、金奧大廈寫字樓等實例,則通過“建筑熱工性能判斷表”、智能化玻璃立面、LOFT設計概念等具體內容直觀證明了本文研究的實踐價值。因此,在相關領域的理論研究和實踐探索中,本文內容便能夠發揮一定參考作用。

[1]尚永濤.建筑節能與玻璃幕墻建筑遮陽技術的應用[J].建筑知識,2016(14)：41-43．

[2]陳謙.節能玻璃在建筑節能設計中的應用[J].節能,2014(06)：48-51．

[3]郭亮.關于住宅建筑節能設計的探討[J].江西建材,2015(11)：43-43．