建筑門窗及玻璃幕墻的節能技術分析

余曉綱 （安徽省建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

在房屋使用當中，因為居住者的生活需求，其需要通過能源來滿足需求，例如在溫度需求上，就需要通過能源燃燒來提供熱能，相應帶來一定的能源消耗，而在傳統房屋結構上，因為其存在空隙，所以房屋內的溫度下降的很快，提高了供熱需求程度，相應供熱能源消耗量更大，但在玻璃幕墻條件下，則可以有效降低溫度下降速度，起到了能源節省作用，說明玻璃幕墻具有節能價值。

1 玻璃幕墻特點分析

在普遍案例上來看，玻璃幕墻通常應用于高層建筑當中，其主要由鏡面玻璃、常規玻璃、中空玻璃材質組成，在結構特點上，中空玻璃位于鏡面玻璃、常規玻璃中間，其內部充滿了惰性氣體，在密封條件下借助惰性氣體的特性，可以起到隔音、隔熱、防結霜、防潮、抗風壓等作用。那么在節能角度上，玻璃幕墻的隔熱功能具有良好的節能效益，根據相關研究得知，在室外溫度為-10℃的條件下，采用單層中空玻璃的玻璃幕墻，其室內溫度在-2℃～-3℃之間，而傳統墻體一般為-8℃左右，且如果采用單三層中空玻璃的玻璃幕墻，在相同條件下其室內溫度在13℃～15℃左右，由此可見玻璃幕墻隔熱的保溫表現更好。此外在炎熱條件下，人們也需要通過設備來制冷，而玻璃幕墻的隔熱功能其可以阻擋約90%的陽光熱輻射溫度，但不影響光線亮度，說明在玻璃幕墻隔熱條件下，人們對制冷設備的需求降低，可以起到節能效果[1]。

2 建筑門窗及玻璃幕墻的節能策略

2.1 重視墻體密封性

通過上述特點分析內容可見，建筑門窗玻璃幕墻的隔熱功能具有保溫、降溫的表現，此時在節能角度上，如果建筑門窗玻璃幕墻的密封性不足，就會導致結構上出現漏洞，相應室外空氣以及熱輻射就會沿著漏洞進入室內，引起不良反應，降低了幕墻能效發揮，因此為了保障建筑門窗玻璃幕墻的隔熱能效，需要重視其墻體密封性。具體來說，現代建筑結構十分復雜，尤其在高層建筑方面，因為其內部板塊很多，所以容易導致建筑門窗玻璃幕墻為了滿足結構要求，在設計當中出現漏洞，因此在設計策略上，本文建議設計人員先對實際設計要求進行詳細分析，后圍繞分析結果來進行建筑門窗玻璃幕墻設計，以保障其隔熱能效達標。此外，在設計當中不能因為追求密封性而將幕墻設計的密不透風，相反設計人員更應當圍繞建筑結構特點，做好幕墻開關設計工作，以滿足室內通風等需求[2]。

2.2 重視采光設計

在傳統建筑當中，其墻體是不具備透明特性的，所以在大部分時候人們都需要通過照明設備來保持室內光照，但這樣會帶來電能消耗，而在建筑門窗玻璃幕墻條件下，借助玻璃材質的透明特性，是可以借助太陽光來實現照明的，由此就降低了人們對照明設備的依賴度，起到了電能節省的作用，這一過程即為采光，而在采光質量上，如果建筑門窗玻璃幕墻設計存在角度問題，會導致太陽光線照射角度出現偏差，可能無法實際滿足照明需求，所以在節能策略上，應當重視采光設計。采光設計的重點有二，即墻面角度以及材質透明度，那么在墻面角度設計工作當中，設計人員應當充分考慮太陽光在不同時間對建筑的照射位置、實際照明需求，相應來決定幕墻的角度；在材質透明度設計工作當中，應當盡可能選擇透明度高的玻璃材質，但具體由實際需求來決定。

2.3 重視通風設計

通風設計是任何形式建筑當中都需要開展的一項設計工作，而傳統設計當中，其通風設計主要圍繞排氣扇等電力通風設備，所以具有電能消耗，但在理論上，建筑門窗玻璃幕墻作為墻體與門窗一體化的建筑結構，其墻體上是可以進行門窗開關設計的，因此可以通過門窗開關來實現自然通風，起到了電能節省的作用。出于建筑門窗玻璃幕墻通風質量的考慮，在設計當中要考慮到門窗開關的規模、范圍、角度等，要確保室內通風量合理，否則對其他功能能效造成負面影響，例如在隔熱能效上，如果建筑門窗玻璃幕墻通風量低，就會導致通風時間延長，相應室內溫度下降速率加快；如果通風量大，也會導致室內熱能迅速散發，造成相同問題，所以通風設計必須合理，而不是偏向于某個方向來進行設計。

3 建筑門窗玻璃幕墻的設計規范

3.1 比例設計規范

綜合上述分析內容可見，建筑門窗玻璃幕墻各項功能都與其在整體建筑中的比例有關，即比例越大則各項功能的能效越強，但能效并非越強越好，更應當保持合理性，因此在設計工作當中，就要重視比例設計的規范性。一般情況下，建筑門窗玻璃幕墻比例設計的具體大小由實際環境而定，例如在我國北方區域，其太陽光照射時間較短，且氣溫寒冷，那么在設計當中就應當圍繞需求來進行大比例設計，由此才能實際滿足效果。此外，在比例設計當中還要考慮到材質問題，因為現代建筑門窗玻璃幕墻應用十分廣泛，相應出現了很多不同的幕墻材料，這些材料在功能特點上各有千秋，例如有一些材料的防紫外線能力良好，而其他部分材料則透光性良好，此時在比例設計當中應當圍繞實際環境條件與材料功能特點來進行設計，可提高設計結果的精確性，但無論在怎樣的環境條件下，比例設計都不能使門窗位于陽光直射的位置，否則將無法發揮能效。

3.2 框架設計規范

建筑門窗玻璃幕墻設計與傳統墻體設計不同，其需要通過金屬框架來進行固定，所以金屬框架設計是否合理，將決定建筑門窗玻璃幕墻的質量。在規范性角度上，首先在金屬框架材料選擇上，必須選擇具有良好導熱性能的材料，原因在于：在建筑門窗玻璃幕墻條件下，室內外溫度容易形成較大的溫差，而在導熱性能良好的前提下，可以形成熱橋效應，避免溫差直接接觸而導致的發霉等問題。其次因為熱橋效應雖然具有防護能效，但其依舊存在導熱能力，如果一直存在會與建筑門窗玻璃幕墻的隔熱功能發生沖突，因此框架材料當中還應當含有一些絕緣材料，此舉可以對熱橋效應的出現進行限制，只有在溫差達到一定水平之后，才會激發熱橋。

3.3 窗戶挑檐設計規范

窗戶挑檐屬于建筑門窗玻璃幕墻的外露結構，其具有遮陽板、約束玻璃墻體面積的作用，所以在設計當中，如果挑檐不滿足規范要求，會導致建筑門窗玻璃幕墻質量下降。具體來說，挑檐設計同樣需要依照實際情況來開展，例如在北方區域，為了加大建筑門窗玻璃幕墻比例，就需要將挑檐規格設計的較大，否則幕墻結構將無法安裝，而在南方地區則相反，這一點是挑檐設計中重要的規范性要求；因為挑檐具有遮陽板的作用，所以其對于建筑門窗玻璃幕墻的隔熱功能有一定影響，通常情況下，挑檐遮陽板分為兩種形式，即室內遮陽板、室外遮陽板，這兩種遮陽板在功能能效上相對獨特，在設計當中應當依照太陽光照射時長來進行決策。此外，因為現代人對于建筑的美觀度有一定要求，而挑檐作為外露結構，其是展現美觀度的重要部位，因此設計人員在設計中應當考慮到挑檐位置的美觀度。

4 結語

本文主要對建筑門窗及玻璃幕墻的節能技術進行了分析，通過分析得到結論：建筑門窗玻璃幕墻相較于傳統墻體，具有更高的節能效果，所以在現代視角下應當對此保持重視；從策略以及設計規范角度上，對建筑門窗玻璃幕墻的節能技術原理進行了分析。