芻議節(jié)能型建筑幕墻設(shè)計(jì)

唐曉寧

摘 要：我們必須想辦法來解決建筑對(duì)能源消耗的問題。而隨著建筑玻璃幕墻的應(yīng)用，不僅能讓建筑物達(dá)到美觀效果，還能減少大量的混凝土、鋼筋用量和高耗能建材的使用，從而節(jié)約大量的資源和能源。

關(guān)鍵詞：建筑幕墻 設(shè)計(jì) 原則 要求 節(jié)能型

前言

世界三大不可循環(huán)能源石油，煤炭，天然氣在世界范圍內(nèi)都面臨著短缺的問題，全世界的科學(xué)家也正在研究如何用生物能，水利，地?zé)?，風(fēng)力，太陽能和核能來解決能源短缺問題，但這些新能源的成本都相對(duì)較高。而作為發(fā)展中國家的中國，由于我國的建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能水平較低，建筑總能已近占到了45%.，

能源短缺問題就更加令人擔(dān)憂了。下文就節(jié)能型建筑幕墻的設(shè)計(jì)要求、原則等方面進(jìn)行了的具體分析。

1. 節(jié)能型建筑幕墻的設(shè)計(jì)要求

節(jié)能型幕墻的自然采光：自然采光與人工照明系統(tǒng)相比更有利于人們健康工作，它能夠改變光線的視覺、顏色、強(qiáng)度。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，建筑照明所需能耗比重占總能耗的40%-50%，并且在需供冷的季節(jié)而產(chǎn)生廢熱所增加的冷負(fù)荷能耗比重占總能耗的30%-50%。因此，建筑幕墻有效地采光和合理地設(shè)計(jì)能夠明顯的降低建筑照明能耗。在建筑幕墻的設(shè)計(jì)中可以通過下面幾種方式，提高幕墻的采光性能：①采用先進(jìn)的玻璃材料；②合理設(shè)計(jì)幕墻采光面積；③選用先進(jìn)的窗格系統(tǒng)或者采用可調(diào)節(jié)遮陽。節(jié)能型幕墻的自然通風(fēng)：良好的通風(fēng)可以消除微生物污染源，為人們提供大量的新鮮空氣，提高室內(nèi)的空氣質(zhì)量。

2. 節(jié)能型建筑幕墻的設(shè)計(jì)原則

節(jié)能型幕墻設(shè)計(jì)需要遵循以下三個(gè)原則（1）科學(xué)性原則：充分考慮建筑性能、功能等多方面因素，合理選擇建筑幕墻的材料、型式、構(gòu)造、窗墻面積；（2）經(jīng)濟(jì)性原則：建筑幕墻只是建筑節(jié)能和建筑圍護(hù)體系的一部分，建筑節(jié)能需要全面考慮，只有達(dá)到經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的有機(jī)結(jié)合，才能體現(xiàn)出建筑節(jié)能的價(jià)值；（3）適用性原則：全面掌握建筑和環(huán)境因的具體情況，以地方要求和國家規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格貫徹落實(shí)國家的節(jié)能政策，妥善處理建筑高舒適度與低能耗間的關(guān)系。

3. 節(jié)能型建筑幕墻的設(shè)計(jì)分析

3.1 建筑節(jié)能玻璃的采用

建筑節(jié)能玻璃的選用主要考慮玻璃的光學(xué)性能與熱特性，我國已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用的建筑節(jié)能玻璃主要有：中空玻璃、低輻射玻璃、熱反射鍍膜玻璃、吸熱玻璃等。中空玻璃內(nèi)部的空氣層的氣體不產(chǎn)生對(duì)流，是一個(gè)封閉的空間，并且空氣導(dǎo)熱系數(shù)極低，僅為玻璃導(dǎo)熱系數(shù)的1/27。

中空玻璃6mm+9A+6mm導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算：熱阻R=R1+R2+Ra=0.008+0.008+0.14=0.156m2.K/W，公式中R表示玻璃的熱阻，單位m2.K/W；R1表示玻璃外層的熱阻，系數(shù)0.008m2.K/W；R2表示玻璃內(nèi)層的熱阻，系數(shù)0.008m2.K/W；Ra 表示空氣層的熱阻，系數(shù)0.14m2.K/W，中空玻璃的傳熱阻R0=R+Ri+Rc=0.306m2.K/W，6mm+9A+6mm中空玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)K=1/R0= 3.27W/ （m2.K）。因此，中空玻璃具有良好的隔熱性能和節(jié)能效果，建筑幕墻采用6mm+9A+6mm中空玻璃可以明顯地減少溫差傳熱負(fù)荷。

3.2 玻璃幕墻的熱工設(shè)計(jì)

玻璃幕墻的熱工設(shè)計(jì)可以采用熱通道玻璃幕墻，它能夠有效降低夏季建筑制冷空調(diào)的能源消耗和熱襲入，減少冬季建筑采暖供熱的能源消耗和熱損失。而熱通道玻璃幕墻又分為敞開式外循環(huán)雙層通風(fēng)玻璃幕墻與封閉式內(nèi)循環(huán)雙層通風(fēng)玻璃幕墻。敞開式外循環(huán)雙層通風(fēng)玻璃幕墻在外層玻璃幕墻設(shè)置有出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口，可以自然通風(fēng)；封閉式內(nèi)循環(huán)雙層通風(fēng)玻璃幕墻在內(nèi)層玻璃幕墻設(shè)置有出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口，采用電機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制抽風(fēng)，空氣在室內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。熱通道玻璃幕墻平面結(jié)構(gòu)圖如圖一。

玻璃幕墻熱工設(shè)計(jì)必須要充分掌握其傳熱方式、熱工性能參數(shù)。一般情況下，玻璃幕墻有三種傳熱途徑：（1）玻璃與不銹鋼鋁合金金屬框格的傳熱；（2）室內(nèi)環(huán)境和室內(nèi)空氣與建筑玻璃幕墻內(nèi)表面間的換熱；（3）外界環(huán)境和周圍空氣與建筑玻璃幕墻外表面的換熱；普通的建筑玻璃幕墻一般采用鋁合金型材與單層玻璃的梁柱結(jié)構(gòu)，而節(jié)能型建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)則采用導(dǎo)熱性能好的中空玻璃和尼龍66等結(jié)構(gòu)塑料的鋁框，形成斷橋，從而降低熱傳導(dǎo)，增大熱阻。

3.3 隔熱幕墻的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

隔熱幕墻主要是通過采用隔熱斷橋鋁型材與中空玻璃來實(shí)現(xiàn)節(jié)能，而隔熱斷橋鋁型材是利用隔熱條將一個(gè)連續(xù)的隔熱區(qū)域內(nèi)的鋁合金型材分隔成兩個(gè)部分，從而進(jìn)行隔熱，隔熱斷橋鋁型材平面結(jié)構(gòu)圖如圖二所示。隨著隔熱斷橋鋁型材的應(yīng)用，我國也開始將隔熱斷橋鋁型材用于點(diǎn)支式隔熱玻璃幕墻、隱框隔熱玻璃幕墻、明框隔熱玻璃幕墻等保溫隔熱性能要求較高的建筑中。同時(shí)，隔熱幕墻設(shè)計(jì)中鋁合金框的面積比玻璃面積要小得多，還要充分考慮中空玻璃的應(yīng)用。采用6mm+9A+6mm中空玻璃，其傳熱系數(shù)K達(dá)3.27W/（m2.K），可以有效地降低建筑能耗。如果再向中空玻璃中充入惰性氣體，那么中空玻璃的K值還可以達(dá)到1.3W/（m2.K）。

3.4 玻璃幕墻的氣密性設(shè)計(jì)

建筑玻璃幕墻常用到的密封材料主要有：硅酮耐侯密封膠、橡膠密封條等，硅酮耐侯密封膠的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的耐污染、耐紫外線照射、耐侯性、耐水性等特點(diǎn)，硅酮耐侯密封膠主要用于建筑幕墻玻璃間的密封嵌縫，密封效果極好；橡膠密封條的優(yōu)點(diǎn)是耐永久變形、耐老化、耐紫外線等特點(diǎn)，橡膠密封條主要用于型材與建筑幕墻之間，橡膠密封條和玻璃幕墻接觸的一側(cè)形成波浪型，膠條憑借自身的高彈性從而進(jìn)行密封，能夠有效地阻止空氣滲透。

3.5 玻璃幕墻的遮陽設(shè)計(jì)

建筑玻璃幕墻遮陽有四種方式（1）垂直遮陽：太陽方位角是影響垂直遮陽效果的關(guān)鍵因素，它能夠有效地遮擋住從窗側(cè)面斜射、角度較低的陽光；（2）擋板式遮陽：擋板式遮陽適用于東西方位的窗口和陽光強(qiáng)烈地區(qū)，能夠有效地遮擋住正射窗口、角度較小的陽光；（3）水平遮陽：水平遮陽適宜布置在接近南向與南向的窗口，從而形成較為理想的陰影區(qū)域，能夠有效地遮擋住從窗口上方投射、角度較高的陽光；（4）格柵式遮陽：格柵式遮陽對(duì)各種角度、朝向的陽光都能夠有效遮擋，并且室內(nèi)的光線也更加均勻。

4、結(jié)束語

節(jié)能型建筑幕墻設(shè)計(jì)要采用合適的節(jié)能構(gòu)造，選擇合理的節(jié)能型材和玻璃，而目前建筑玻璃幕墻節(jié)能的影響因素主要有可見光透過率、空氣滲透性、遮蔽系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)K值等。為了提高建筑玻璃幕墻節(jié)能性能，現(xiàn)代建筑幕墻主要采用隔熱斷橋鋁型材、中空玻璃、熱反射鍍膜玻璃、鍍膜玻璃等材料，以減少開啟窗扇面積，減少空氣滲透熱損失，消除幕墻結(jié)構(gòu)體系熱橋，降低幕墻結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱系數(shù)K值，提高建筑玻璃幕墻的密封性。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳峻，凌吉. 對(duì)應(yīng)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的建筑幕墻設(shè)計(jì)方法與策略[C].綠色建筑與建筑技術(shù)，2006.

[2] 王福英. 節(jié)能型建筑幕墻構(gòu)造設(shè)計(jì)與應(yīng)用[C].二〇〇九年全國鋁門窗幕墻行業(yè)年會(huì)論文集，2009.