建筑玻璃幕墻的節(jié)能技術(shù)分析

于冬 張弘

摘要：在現(xiàn)代城市建筑中，玻璃幕墻技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛。玻璃幕墻具有新穎美觀(guān)的外形，極具裝飾效果，而且在建筑節(jié)能方面性能優(yōu)良，因此，玻璃幕墻技術(shù)越來(lái)越受到人們的青睞。本文中探討了玻璃幕墻設(shè)計(jì)的基本要求，然后對(duì)現(xiàn)代建筑中幾種玻璃幕墻的應(yīng)用進(jìn)行分析，希望能夠促進(jìn)我國(guó)建筑玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：建筑；玻璃幕墻；節(jié)能；設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TE08 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

引言：

隨著人們對(duì)物質(zhì)與精神生活要求的逐步提高，現(xiàn)代化的建筑走進(jìn)了我們的生活。一方面人們對(duì)建筑形式多元化和個(gè)性化的追求，使建筑師對(duì)建筑造型個(gè)性化設(shè)計(jì)，導(dǎo)致建筑物體型系數(shù)增加。另一方面人們對(duì)建筑的自然采光、通透感、現(xiàn)代感的追求，導(dǎo)致建筑的窗墻比越來(lái)越大，也會(huì)使建筑單位能耗明顯增加。為此，我們呼吁設(shè)計(jì)師在滿(mǎn)足人們對(duì)建筑形式追求的前提下，也要充分考慮資源的利用與能源的流失，研制和設(shè)計(jì)出更節(jié)能、環(huán)保的建筑幕墻。在眾多形式的建筑幕墻類(lèi)型中，玻璃幕墻為能耗最大的一種，因此如何做好玻璃幕墻的節(jié)能減排工作成為幕墻設(shè)計(jì)師的首要攻堅(jiān)內(nèi)容，本文就緊緊圍繞這一點(diǎn)進(jìn)行深入的探討。

2、玻璃幕墻設(shè)計(jì)的基本要求

玻璃幕墻的設(shè)計(jì)應(yīng)主要從以下幾項(xiàng)著手考慮。

首先應(yīng)滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及安全性的要求，這也是幕墻設(shè)計(jì)的最基本的要求。幕墻設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要通過(guò)計(jì)算選用強(qiáng)度、剛度足夠的材料，防止幕墻受到外界風(fēng)荷載、雪荷載、自重荷載、地震等作用，出現(xiàn)變形以致產(chǎn)生裂縫，以使其滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)和安全性的要求。其次要滿(mǎn)足使用者對(duì)其建筑美學(xué)、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的要求，這往往是客戶(hù)對(duì)其最直觀(guān)、最直接的要求。另外就是從其功能、性能考慮，要滿(mǎn)足控制熱量傳遞、控制空氣交換、控制日光照射、控制雨水滲透、控制噪聲、防火、防雷等多方面的要求。在玻璃幕墻設(shè)計(jì)時(shí)不但要注重滿(mǎn)足業(yè)主和建筑設(shè)計(jì)師對(duì)幕墻外觀(guān)和強(qiáng)度方面的要求，也要顧及實(shí)際施工方便快捷，保證施工質(zhì)量，達(dá)到節(jié)能要求。

3、幕墻設(shè)計(jì)的節(jié)能理念分析

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也進(jìn)一步推動(dòng)了玻璃幕墻的應(yīng)用，尤其是在其形式的要求上更加體現(xiàn)了時(shí)尚、通透、靚麗、現(xiàn)代的元素。而玻璃幕墻的能耗問(wèn)題也越來(lái)越明顯的影響著人們的生活，因此幕墻的設(shè)計(jì)不僅僅要求在外觀(guān)上和安全性上有所保障，還應(yīng)該在節(jié)能上有所突破。玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)主要從兩個(gè)方面著手：（1）單層玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)；（2）雙層玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)。

3.1單層玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)

單層玻璃幕墻的透光性比較強(qiáng)，任何波長(zhǎng)的光源都可以通過(guò)這種單層的玻璃幕墻進(jìn)入室內(nèi)，從而提高室內(nèi)溫度，并且溫度不好控制，需要空調(diào)來(lái)調(diào)節(jié)，從而消耗了能源。而我們需要做的就是對(duì)單層玻璃幕墻進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)，使其能夠獲得最佳的室內(nèi)溫度，盡最大的可能降低空調(diào)的使用，節(jié)約能源。一般說(shuō)來(lái)，主要的操作方法有以下幾點(diǎn)：

（1）減少玻璃幕墻的面積，也就相當(dāng)于減少了可以透過(guò)玻璃幕墻的光源量，降低了室內(nèi)溫度升高的可能性，進(jìn)而也就不需要利用室內(nèi)空調(diào)來(lái)進(jìn)行溫度的調(diào)節(jié)了；

（2）減少光照的另一個(gè)主要方法就是調(diào)整玻璃幕墻的朝向。在很大程度上，玻璃幕墻的朝向是由整體建筑的設(shè)計(jì)朝向所決定的，因此，也就需要我們對(duì)整個(gè)建筑進(jìn)行事先規(guī)劃，如果當(dāng)?shù)毓庹蛰^強(qiáng)，導(dǎo)致室溫較高的話(huà)，應(yīng)該采取南北走向的建筑布局，以避免單層玻璃幕墻長(zhǎng)期處于照射下；

（3）遮陽(yáng)裝置的使用，這也是當(dāng)前使用最為廣泛，效果也最好的一種玻璃幕墻設(shè)計(jì)方式。遮陽(yáng)裝置的采用，可以零活的調(diào)控光源穿透玻璃幕墻的量，進(jìn)而有效的控制室內(nèi)的溫度變化。當(dāng)光照不強(qiáng)時(shí)我們可以不采取遮陽(yáng)措施，進(jìn)而使陽(yáng)光盡可能的進(jìn)入室內(nèi)而增加室內(nèi)的溫度；而當(dāng)光照較強(qiáng)且直射時(shí)，我們就可以采取遮擋或者半遮擋的方式來(lái)對(duì)陽(yáng)光進(jìn)行遮擋，進(jìn)而阻止室內(nèi)的溫度過(guò)度升高，從而保證室內(nèi)一直保持人們感覺(jué)比較舒適的溫度，減少空調(diào)的使用。當(dāng)前遮陽(yáng)裝置的設(shè)計(jì)主要有兩種方式，一種是在玻璃幕墻外面設(shè)置遮陽(yáng)裝置，另一種是在室內(nèi)進(jìn)行遮擋，后一種方式是目前較為常用的，其中最為常見(jiàn)的就是窗簾的使用；

（4）玻璃的選擇也會(huì)起到不同的節(jié)能效果，我們可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w光照程度，選取最合適的玻璃。如低輻射鍍膜玻璃（又稱(chēng)Low-E玻璃），是在玻璃表面鍍上多層金屬或者其他化合物組成的膜系產(chǎn)品。這種玻璃對(duì)可見(jiàn)光有較高的透射率，對(duì)紅外線(xiàn)（尤其是中遠(yuǎn)紅外）有很高的反射率，具有良好的隔熱性能。根據(jù)不同地區(qū)節(jié)能的實(shí)際需要，又有不同型號(hào)的Low-E玻璃：高透型Low-E玻璃，遮陽(yáng)型Low-E玻璃和雙銀Low-E玻璃。在寒冷的北方地區(qū)，主要考慮保暖，應(yīng)用高透型中空Low-E玻璃（膜面在第3面），冬季太陽(yáng)熱輻射透過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)增加室內(nèi)的熱能，而室內(nèi)的暖氣、家電、人體發(fā)出的遠(yuǎn)紅外被阻隔反射回室內(nèi)，有效地降低暖氣能耗；在炎熱的南方地區(qū)，主要考慮遮陽(yáng)阻熱，應(yīng)用遮陽(yáng)型中空Low-E玻璃（膜面在第2面），夏季能限制更多的太陽(yáng)能進(jìn)入室內(nèi)，可有效的降低夏季空調(diào)的能耗；而雙銀Low-E玻璃，因其膜層中有雙層銀層而得名，突出了玻璃對(duì)太陽(yáng)熱輻射的遮蔽效果，將玻璃的高透性與太陽(yáng)輻射的低透過(guò)性巧妙的結(jié)合在一起。雙銀Low-E玻璃的使用不受地區(qū)限制，適合于不同氣候特點(diǎn)的廣大地區(qū)。

（5）斷熱型材的應(yīng)用。由于玻璃幕墻的骨架系統(tǒng)均為金屬結(jié)構(gòu)，而金屬為熱的良導(dǎo)體，成為了室內(nèi)外冷熱傳遞的橋梁，無(wú)形中造成了室內(nèi)冷熱能量的損失，為此我們應(yīng)盡量選用斷橋隔熱型材作為玻璃幕墻的支撐結(jié)構(gòu)。

3.2雙層玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)

雙層中空玻璃就是在兩層玻璃之間留出適當(dāng)?shù)拈g隔來(lái)，中間部分獨(dú)立的成為一個(gè)空間，在這樣一個(gè)空間內(nèi)充入惰性氣體，就能夠較好的減少玻璃內(nèi)外的熱交換，以這樣一種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)玻璃的隔熱保溫作用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。在條件及預(yù)算許可的情況下，可建議使用雙層幕墻。幕墻外層圍護(hù)結(jié)構(gòu)可防風(fēng)雨，內(nèi)層防人員墜落，兩層幕墻分開(kāi)施工外，基本構(gòu)造與一般構(gòu)件式幕墻沒(méi)什么區(qū)別，只是幕墻外層離墻體的空間較大，而且上下設(shè)置百葉，室內(nèi)熱空氣進(jìn)入幕墻中腔，上升后經(jīng)幕墻頂部百葉排到室外，而室外較冷的空氣從幕墻底部的百葉進(jìn)入幕墻中腔，再進(jìn)入室內(nèi)，通過(guò)熱空氣對(duì)流不斷循環(huán)，使室內(nèi)空氣保持清新，有自然風(fēng)冷的效果，從而節(jié)約空調(diào)用電，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。所以雙層幕墻又被稱(chēng)為呼吸幕墻。

4、新型玻璃幕墻的建筑節(jié)能應(yīng)用分析

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，一些節(jié)能的新型材料逐漸在玻璃幕墻上得到應(yīng)用，并且在外觀(guān)上也有了重大的突破。目前較為流行的光電幕墻便很好地體現(xiàn)了這一點(diǎn)。光電幕墻的基本單元為光電板，光電板是由若干個(gè)光電電池進(jìn)行串、并聯(lián)組合而成的電池陣列，將電池陣列放入兩層玻璃中（上層為透明玻璃，下層顏色任意）用鑄膜樹(shù)脂熱固而成，在光電板背面接線(xiàn)盒和導(dǎo)線(xiàn)，這樣就可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能為人們所使用。這種結(jié)構(gòu)形式不僅能夠充分的利用太陽(yáng)能資源來(lái)為我們服務(wù)，還能夠利用各種不同形式的造型，增強(qiáng)玻璃幕墻的美觀(guān)性，最大可能的為我們的生活帶來(lái)便利。此外，還會(huì)有更多新型的玻璃幕墻材料為我們的生活提供更多的服務(wù)。

5、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們?cè)诶貌Ａ粔?lái)美化我們的建筑物的同時(shí)還應(yīng)該充分考慮它的節(jié)能特性，通過(guò)合理的使用新型材料和改進(jìn)結(jié)構(gòu)形式等方式，達(dá)到理想的節(jié)能效果。雖然幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)可能會(huì)花費(fèi)更多的時(shí)間和金錢(qián)，但是用發(fā)展的眼光從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，建筑節(jié)能更是一項(xiàng)利在當(dāng)代，功在千秋的事業(yè)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫曉亞.玻璃幕墻建筑的節(jié)能措施[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，31(02):145~146.

[2] 楊 彬，趙連方.新型玻璃幕墻在建筑節(jié)能中的應(yīng)用[J].才智，2010，33(03):33~34.

[3] 曾 嶸.淺談建筑幕墻的保溫節(jié)能[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，(08):151~152.

[4] 湯曉玲.玻璃幕墻節(jié)能措施探討[J]. 建筑遺產(chǎn)，2013（14）:33~37.