建筑幕墻節(jié)能原理及其特點分析

程琪

摘要：隨著現(xiàn)代社會的不斷發(fā)展進步，建筑行業(yè)也取得了不少顯著性的成果。但是隨著我國頒布了一系列可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，對建筑行業(yè)產(chǎn)生了一定影響，其中幕墻結(jié)構(gòu)的節(jié)能已經(jīng)逐漸成為了眾多客戶的要求。本文將從建筑幕墻結(jié)構(gòu)的傳熱過程進行詳細(xì)分析，初步提出節(jié)能型建筑幕墻的設(shè)計方法。

關(guān)鍵詞：建筑幕墻；傳熱過程；節(jié)能

引言

科學(xué)技術(shù)正處在日新月異、飛速發(fā)展的階段，建筑幕墻技術(shù)也從原來的明框玻璃幕墻、隱框玻璃幕墻發(fā)展到現(xiàn)在市面上比較流行的全玻璃幕墻結(jié)構(gòu)等等。下面將重點闡述節(jié)能型建筑幕墻結(jié)構(gòu)的特點和節(jié)能型建筑幕墻的設(shè)計方案。

一、建筑幕墻的定義、組成和具體特點

1.建筑幕墻的定義

隨著現(xiàn)代化建設(shè)步伐的不斷推進，城市中的幕墻結(jié)構(gòu)越來越多，這些幕墻成為了城市中一條靚麗的風(fēng)景線。幕墻結(jié)構(gòu)簡而言之也就是一種由面材和金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成的一種建筑形式，并且這種建筑形式還能夠相對建筑主體進行一定的位移變化和能夠承受一定的變形能力。但是這種建筑形式在實際設(shè)計過程中主要作用是充裝飾作用，因此這種建筑形式在實際過程中是不能夠分擔(dān)建筑主體結(jié)構(gòu)承受的載荷，而且這種建筑形式在實際過程中能自身承受一定的荷載，起維護作用。構(gòu)成這種建筑形式的面材主要有石板、陶瓷、玻璃等等，金屬結(jié)構(gòu)主要是一些鋼結(jié)構(gòu)、玻璃肋、鋁橫豎框等等。

2.建筑幕墻的特點

現(xiàn)代幕墻更輕型、更安全，施工靈活便捷，能防風(fēng)和雨水，使用壽命長，更重的一點就是環(huán)保節(jié)能。2013年以前，在歐美建筑市場上流行著的是金屬裝飾保溫板，由經(jīng)過彩色烤漆的鋁鋅合金雕花飾面、聚氨酯保溫層、玻璃纖維布復(fù)合而成；兼顧裝飾和保溫節(jié)能功能，面漆10-15年無褪色，整體使用壽命可達45。

二、建筑幕墻結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計理念

隨著建筑幕墻行業(yè)競爭不斷加劇，能源短缺的問題已經(jīng)逐漸進入到人們的視野，除了建筑外觀能吸引住客戶的眼球，節(jié)能幕墻更能打動客戶的心。下面將從建筑幕墻結(jié)構(gòu)的原理出發(fā)提出節(jié)能性建筑幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。

1.建筑幕墻傳熱的方式和途徑

在進行建筑幕墻節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計之前首先需要對建筑幕墻結(jié)構(gòu)的傳熱過程有一個充分而透徹的理解，對于幕墻結(jié)構(gòu)來說其傳熱的途徑大致上可以分為三種。

1）對于鋁合金幕墻結(jié)構(gòu)形式來說，主要材料是鋁合金型材和玻璃，建筑幕墻結(jié)構(gòu)中的單層玻璃首先來開啟建筑幕墻中的傳熱模式，幕墻結(jié)構(gòu)中的金屬框架來進行后續(xù)的導(dǎo)熱，幕墻結(jié)構(gòu)中的鍍膜層起來減少幕墻結(jié)構(gòu)中的輻射換熱。

2）建筑幕墻中的內(nèi)表面與室內(nèi)環(huán)境和室內(nèi)空氣間的交換熱量。首先需要建筑幕墻結(jié)構(gòu)中的內(nèi)表面和建筑室內(nèi)的空氣之間進行空氣對流交換熱量，同時建筑幕墻結(jié)構(gòu)中的內(nèi)表面和建筑室內(nèi)環(huán)境中進行輻射性質(zhì)的交換熱量。

3）玻璃幕墻結(jié)構(gòu)外表面和外界環(huán)境與周圍空氣之間的傳熱。在這種傳熱模式中首先出現(xiàn)的是建筑幕墻結(jié)構(gòu)中的外表面和周圍空氣先進行一定程度上的熱量交換，同時外表面和周圍環(huán)境進行一定程度上的輻射交換熱量，再接著是空間和外表面之間進行各種各樣的長波輻射熱量交換，其中的長波指的是紅外線或者是電磁波等產(chǎn)生的長波。

2.建筑玻璃幕墻結(jié)構(gòu)中的節(jié)能設(shè)計理念

在通過上述一節(jié)的對建筑幕墻的傳熱方式和途徑有一個較深的認(rèn)識和理解之后，接下來就可以進行后續(xù)的幕墻節(jié)能設(shè)計。在對建筑幕墻結(jié)構(gòu)進行節(jié)能型設(shè)計過程中需要保證在后續(xù)過程中對于需要實現(xiàn)預(yù)期功能的建筑幕墻結(jié)構(gòu)需要保持或者加強建筑幕墻預(yù)期功能作用效果，比如說對于一些主要是作為供熱采暖的建筑幕墻結(jié)構(gòu)來說需要在后續(xù)設(shè)計過程中使建筑幕墻結(jié)構(gòu)最終能夠達到溫室效應(yīng)的效果，對于需要實現(xiàn)空調(diào)制冷的建筑幕墻結(jié)構(gòu)來說則需要在設(shè)計之后能夠達到冷房的效果，但是在設(shè)計建筑幕墻結(jié)構(gòu)節(jié)能過程中歸根結(jié)底還需要合理的利用太陽能這一可持續(xù)能源。

三、建筑幕墻結(jié)構(gòu)的節(jié)能型設(shè)計

1. 玻璃幕墻的節(jié)能方案

對于一些鋁合金或者是玻璃幕墻建筑結(jié)構(gòu)來說，由于幕墻上90%及以上的面積都是玻璃，因此當(dāng)陽光在照射過程中，幕墻結(jié)構(gòu)中可以作為熱量交換的結(jié)構(gòu)面積則相當(dāng)大，因此在建筑幕墻結(jié)構(gòu)節(jié)能過程中玻璃將是一個相當(dāng)重要的不能忽視的因素。

1）玻璃可以按照玻璃的具體特性或者具體結(jié)構(gòu)進行如下分類：即是在線鍍膜玻璃、離線鍍膜輻射玻璃、浮法清玻璃、低輻射在線鍍膜玻璃、低輻射離線鍍膜玻璃。

雖然這些玻璃從傳熱性能上來說并沒有發(fā)生比較大的變化，但是由于這些玻璃中的膜層對于太陽光的控制能力各有不同，節(jié)能效果也各有不同。

2）玻璃還可以根據(jù)玻璃的特定結(jié)構(gòu)進行如下分類：中空玻璃，單層玻璃，真空玻璃和多層中空玻璃。雖然很多人將真空玻璃誤以為是中空玻璃，但是這兩種玻璃還是存在很大程度上的區(qū)別的。

真空玻璃是我國為數(shù)不多的擁有自主產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，我國的真空玻璃生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)在來說是世界上較為先進的技術(shù)。真空玻璃和中空玻璃不僅在結(jié)構(gòu)上存在較大的差異還在傳熱方面存在很大不同，其中中空玻璃傳熱過程主要是由氣體傳熱和輻射傳熱兩個過程構(gòu)成的，真空玻璃的中間部位的傳熱過程主要是由輻射傳熱和支承物傳熱兩部分組成的，這兩種玻璃的傳熱過程和機理在很大程度上是存在不同的。

2.鋁合金斷熱型材的節(jié)能方案

由于在傳熱過程中鋁型材是非常良好的導(dǎo)體材料，因此在實際使用鋁型材過程中我們需要使用斷熱條來將這些鋁型材隔開。這些鋁型材根據(jù)加工方式的不一樣可以分為以下幾種材料：即為插條式斷熱鋁材和灌注式的鋁型材，這兩種鋁型材料雖然在名稱上存在較大的差別但是這兩種鋁材料在鋁材的內(nèi)外兩側(cè)都是采用一種擁有足夠的強度同時具有低導(dǎo)系數(shù)的間隔物質(zhì)將鋁型材的內(nèi)外兩個表面進行隔開，從而能夠?qū)X型材的傳熱系數(shù)在很大程度上進行降低，同時能夠?qū)嶙柚翟谠懈叨壬线M行相應(yīng)的增加。

3.雙層結(jié)構(gòu)體系節(jié)能方案

現(xiàn)在隨著社會的發(fā)展，在節(jié)能型幕墻領(lǐng)域，各種各樣的幕墻形式如雨后春筍般原地崛起，其中比較重要的就是雙層幕墻結(jié)構(gòu)體系，雙層幕墻結(jié)構(gòu)體系主要可以分為開敞式外通風(fēng)的幕墻或者是封閉式的內(nèi)通風(fēng)的幕墻，其中后一種幕墻形式主要是應(yīng)用在一些需要利用幕墻形式來取暖的地區(qū)，這種幕墻形式對幕墻設(shè)備的要求較高。通常在幕墻結(jié)構(gòu)中將中空玻璃主要應(yīng)用在外幕墻是處于封閉狀態(tài)時，而對于一些明框幕墻結(jié)構(gòu)而言其鋁型材質(zhì)一般都是采用斷熱鋁型材。其中對于內(nèi)幕墻結(jié)構(gòu)而言則是使用的單層鋁門窗或者是單層的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)，并且為了提高幕墻結(jié)構(gòu)的節(jié)能效果則在通道中設(shè)置電動卷簾或者是電動式的百頁，第二種結(jié)構(gòu)則是和第一種結(jié)構(gòu)存在很大程度上的不同的，其中中空玻璃運用到內(nèi)幕墻結(jié)構(gòu)中，但是建筑外幕墻普遍采用的玻璃類型是單層玻璃，并且在通道口中還設(shè)置了排風(fēng)口和進風(fēng)口，這樣的通道形式可以利用外面進來的新鮮空氣將通道中的熱量帶走，最終達到散熱的目的。這種結(jié)構(gòu)基本上都是利用自然通風(fēng)來達到設(shè)備使用和運行的目的，這是在目前較為流行的一種建筑幕墻結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計方式。

在實際的建筑幕墻結(jié)構(gòu)中使用了雙層通風(fēng)結(jié)構(gòu)的幕墻結(jié)構(gòu)最直接的一個使用效果就是能夠在很大程度上實現(xiàn)節(jié)能效果，并且當(dāng)幕墻建筑結(jié)構(gòu)使用雙層結(jié)構(gòu)時隔音效果也很顯著。

4.遮陽體系節(jié)能方案

遮陽體系節(jié)能的實質(zhì)就是當(dāng)外面環(huán)境是炎炎夏日時遮陽體系則需要將外面的熱量阻擋在外面，當(dāng)外面是寒冷天氣時，這樣體系則需要保證有足夠的熱量進入到室內(nèi)環(huán)境中。

總結(jié)

隨著城市現(xiàn)代化進程的不斷加快，城市中的幕墻結(jié)構(gòu)也越來越多，隨著人民生活水平的不斷提高，對幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求也越來越高。因此，可以預(yù)期的是，在未來很長一段時間內(nèi)節(jié)能型幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計將是一個永恒的主題。

參考文獻：

[1] 劉傳偉.建筑幕墻節(jié)能原理及其特點淺析[J].建筑工程，2012（20）：21-23.