幕墙建筑幕墙设计中节能技术运用

摘要：玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、混凝土使用量，对于减少高耗能建材使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助；本文结合我国建筑节能设计中建筑幕墙的现状，就玻璃幕墙的节能设计提出了一些看法，供相关人员参考。
关键词：建筑幕墙；玻璃；节能；技术
引言：幕墙的自重和所受风荷载通过锚接点传至建筑物结构框架上。幕墙构件之间的接缝和连接用现代建筑技术手法处理，使幕墙形成连续的墙面。而玻璃幕墙以其外观简洁、通透、富有现代感，甚至是企业实力和形象的象征，加之人们的审美倾向受现代主义风格的影响，使当今玻璃幕墙在高层办公写字楼、商务酒店建筑中的风靡程度有增无减，几乎是世界各大城市高层建筑立面的一致选择。玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、混凝土使用量，对于减少高耗能建材使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助；但玻璃幕墙作为建筑护结构，其保温、隔热性能均远不及传统墙体，是传统墙体热损失的5-6倍。幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40％左右，故幕墙节能在我国公共建筑设计节能中有极其重要的地位。

一、单层玻璃幕墙的节能技术

玻璃幕墙要同时满足冬季保温和夏季防热、隔热的需要。目前对其节能的研究主要集中在传热过程的研究、传热过程与建筑运行模式结合的研究以及全生命周期分析等3个方面。为了解决这样的问题，通常的做法是减少玻璃幕墙的使用面积、采用不同形式的遮阳、选择合理的玻璃幕墙材料、减少开启窗扇的面积及安装时增强其密封性等。

1、减少玻璃幕墙的使用面积

玻璃幕墙使用面积的减少，在夏日可降低热透射量，使室内不至于过热，降低空调的能耗；冬季则可减少热交换量，从而降低由于玻璃的保温性能差造成的热损失。目前在幕墙的设计使用当中，为了追求立面上的效果，减少幕墙的使用面积并不是一个好的选择。比较折中的方案是：在寒冷地区，适当减少冬季主风向立面的玻璃幕墙面积；而在南方城市，则适当减少南立面等朝阳方向的玻璃幕墙面积。

2、选择合理的玻璃幕墙材料

由于玻璃表面换热性强，热透射率高所产生的室内温度过高，除了减少玻璃幕墙的使用面积外，还可以选择合理的玻璃幕墙材料。太阳辐射的特点是：可见光波长短(380 nm~780 nm)，热量小；红外线波长长(>780 nm)，热量大。所以玻璃材料应尽量让短波可见光透射而让长波辐射热反射出去，这样在减少夏季空调负荷的同时又不至于降低采光效率。如采用镀膜玻璃、LOW—E玻璃、热反射玻璃、中空玻璃等玻璃处理技术以减少太阳透过玻璃的直接辐射。其中LOW—E玻璃，可直接反射远红外热辐射(反射率可达80％一95％)，阻挡玻璃吸热升温后以辐射形式从膜面向外散热；也可获得最高80％以上的可见光透过率，同普通玻璃差不多。还可以采用铝塑复合材料、断热桥型材等高热阻材料应用技术，其隔热保温措施原理比较简单，使玻璃幕墙结构的传热系数大大降低。隔热断桥铝型材的隔热原理是基于产生一个连续的隔热区域，利用隔热条将铝合金型材分隔成2个部分。隔热条“冷桥”选用材料为聚酰胺尼龙66，其导热系数为0.3 W／(m2·K)。远小于铝合金的导热系数210W／(m2·K)，而力学性能指标与铝合金相当。

3、玻璃幕墙的遮阳节能技术

玻璃幕墙可以通过选择合理的玻璃材质来影响太阳光的辐射，但是装设遮阳板、遮阳百叶等外遮阳远比改变玻璃材质的效果大。在玻璃幕墙上设置遮阳系统，可以最大限度减少阳光的直接照射，从而避免室内过热，是炎热地区建筑隔热的主要措施之一。遮有防止太阳辐射、避免产生眩光、改善室内环境气候等功能，同时也对室内的采光、通风带来不同层次的影响。但是，如果在玻璃幕墙外做遮阳，则改变了设计的初衷，使建筑失去了光洁的立面效果，而且室外的遮阳构件长期风吹雨打易损坏，保养和维护十分困难。因此大多数传统玻璃幕墙不得不采用室内遮阳。目前室内遮阳使用最普遍的就是窗帘，而遮阳效果如何取决于窗帘朝阳面材料的性质。对于一般的布料而言，热量的吸收反而使室内温度上升，从而增加了夏季空调的能耗，因此，采用新型材料就显得尤为重要。新型的纳米材料不仅对紫外线辐射具有很强的反射作用，而且还有特殊的选择和吸收性能，可将紫外线能量转换成热能或其他无害低能形式予以释放或消耗。

二、双层玻璃幕墙节能原理

双层玻璃幕墙是由内、外两层玻璃幕墙组成，两层幕墙中间形成一个通道，同时在外层幕墙设置进风口和出风口。为了使立面通透、视野开阔，内层幕墙可一般采用悬窗结构形式。还有一种方法是设置通风器，通风器可安装在幕墙的顶部，使得控制方便，通风换气更自然、柔和，使人更加舒适。与传统玻璃幕墙相比，双层玻璃幕墙独特的夹层设计，不仅在提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能，更重要的是，为遮阳构件提供一个栖身之地，使之既能有效遮阳，又不破坏建筑外观。

1、双层玻璃幕墙节能原理

双层玻璃幕墙在夏季利用“烟囱效应” ，通过自然通风换气，降低室内温度；在冬季能产生温室效应，提高保温效果，降低取暖能耗。双层玻璃幕墙在夏季的阳光照射下，幕墙通道中的空气被加热，使空气自下而上地流动，从而带走通道中的热空气，达到降低房间温度的作用。同时，可以放下半透明卷帘，通过卷帘反射后除去大部分太阳辐射，降低房间温度，减少降温负荷，起到节约能源的目的。

2、通过强化通风降温降低能耗

幕墙周边的温度往往要比气象观测温度高几度，对于每层隔断的双层玻璃幕墙，幕墙中的换气量更取决于风速和风向，而不是烟囱效应；在设计中应该将双层玻璃幕墙空间与通风口隔断以防止夏季热风倒灌，或者像德国Debis中心那样在炎热的季节完全打开外表幕墙，但是这种设计的造价较高，同时导致冬季保温性能降低。

三、幕墙节能新技术

太阳能作为一种随处可见的能源，它的潜在利用价值可以说是无限的。据研究，地球上每平方米的土地上每年获得的太阳光能平均为1000kW时。如何有效的把太阳能无污染的转化成可利用的能源，成为近几十年来世界范围内科技工作者努力研究的重要课题。前面所提到的双层幕墙正是合理利用太阳能的一种尝试。目前幕墙领域成功利用太阳能的技术是太阳光变向照明技术和光电幕墙技术。

1、太阳光变向照明技术

它取代了传统的遮阳机构，利用幕墙上的光线反射装置把室外的日光反射到室内的天花板上，再由天花板反射到工作或者生活区域，为人们提拱照明。这样的光照条件比传统的以“光柱”形式进入室内的太阳光更为柔和、均匀，消除了由直接入射的强烈阳光在电脑或者电视屏幕上造成的眩光，并改善了日光在整个房间甚至建筑物的分布，可以深入到各个边角区域，减少照明费用。

2、光电幕墙

光电幕墙是一种集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一身的新型建筑幕墙。这种幕墙集合了太阳能光电技术与幕墙技术，是一种新型的功能性建筑幕墙。它利用太阳能发电技术，把以前被当作有害因素而屏蔽掉的太阳光，转化为能被人们利用的电能。光电幕墙另外的重大意义还体现在它把太阳能发电技术集成到建筑幕墙产品中，不占用专门的土地，而且太阳能光电板也可以替代传统的玻璃等幕墙面板材料，无需重复投资。
结束语：
随着科学技术的不断发展，幕墙节能材料和节能系统的不断完善，玻璃幕墙也可以做出很节能的建筑物。幕墙节能，并不是人们想象存在技术上的问题，更多的是我们对它的重新认识与合理运用的问题。随着国家的各项节能政策法规的深入贯彻，相信节能幕墙产品的应用将得到更大的推广。
参考文献：
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高坌，李彤，王叉君．玻璃幕墙的遮阳节能技术[J]．建筑设计管理。2005(6)．
[3]龙文志，热通道幕墙及智能幕墙．2001年全国铝合金门窗幕墙行业年会论文集锦．
[4]赵国臣，光电幕墙技术，2001年全国铝合金门窗幕墙行业年会

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