綠色節(jié)能技術(shù)在建筑門窗幕墻中的應(yīng)用

林婧 青島市建設(shè)工程施工圖設(shè)計(jì)審查有限公司

劉曉瑋 青島房地產(chǎn)建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司

1 前言

基于雙碳目標(biāo)實(shí)施背景下，建筑行業(yè)成為重點(diǎn)控制對(duì)象。我國(guó)建筑碳排放量占到全國(guó)總碳排放量的近1/3，建筑能耗是全社會(huì)主要能耗之一，發(fā)展綠色建筑意義重大。中國(guó)每年新增建筑面積約20億平方米，各地區(qū)都在積極采取各類措施，鼓勵(lì)企業(yè)建設(shè)低碳綠色節(jié)能建筑，減少建筑生產(chǎn)和運(yùn)行的能源消耗，促使建筑持續(xù)化發(fā)展，創(chuàng)造更多的社會(huì)效益。

2 建筑門窗幕墻綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

推動(dòng)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，實(shí)施建筑節(jié)能綠色化發(fā)展戰(zhàn)略具有重要意義，尤其是節(jié)能門窗幕墻遮陽產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。從建筑物系統(tǒng)的構(gòu)成分析，門窗與幕墻是建筑物的眼睛，同時(shí)也是建筑節(jié)能的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。經(jīng)過多年發(fā)展，我國(guó)節(jié)能門窗行業(yè)已具有一定的規(guī)模。

隨著門窗幕墻行業(yè)管理力度的不斷增強(qiáng)，積極構(gòu)建完善的門窗幕墻認(rèn)證體系與管理制度，增強(qiáng)工程監(jiān)理和社會(huì)監(jiān)督，促進(jìn)企業(yè)不斷轉(zhuǎn)型升級(jí)。為達(dá)到綠色低碳建筑的發(fā)展要求，企業(yè)對(duì)門窗性能不斷改進(jìn)，例如，采取保溫、隔熱和遮陽一體化技術(shù)，構(gòu)建新型門窗體系。與此同時(shí)，積極開展門窗節(jié)能改造，避免大拆大卸，通過增加中空玻璃窗或者使用新型節(jié)能窗等方式，降低傳熱系數(shù)，同時(shí)提高遮陽率。

3 建筑門窗幕墻綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例分析

3.1 案例概述

以某建筑項(xiàng)目為例，地上8層，地下2層，總建筑面積為9.7萬平方米。此項(xiàng)目按照三星建筑建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和施工，設(shè)計(jì)的架空舒適空間，以及多維度自然采光和光導(dǎo)照明系統(tǒng)等，為使用者提供了優(yōu)質(zhì)的環(huán)境服務(wù)。

結(jié)合運(yùn)用被動(dòng)式綠色設(shè)計(jì)與主動(dòng)式綠色技術(shù)手段，使得設(shè)計(jì)節(jié)能率超過66%，預(yù)制裝配率接近80%，并且具有多維度綠化和水源熱泵系統(tǒng)等特色，打造了綠色建筑，助力雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)結(jié)合項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)，分析窗戶幕墻節(jié)能的方案。

3.2 建筑的整體環(huán)境分析

沿著建筑的臺(tái)階向上，在二樓樓梯旁位置的綠地里，人們可以看到類似于飛碟的東西，是設(shè)置的導(dǎo)光筒。項(xiàng)目的斜屋面和地下室頂板，以及二層平臺(tái)等位置，總計(jì)設(shè)置了32個(gè)導(dǎo)光筒，利用導(dǎo)光筒使得自然光被引入到室內(nèi)。設(shè)置導(dǎo)光筒的地下，部分為餐廳，部分為過道，部分為辦公室，導(dǎo)入光可以作為光源的補(bǔ)充。構(gòu)建的光導(dǎo)照明系統(tǒng)，遵循的技術(shù)原理為，通過采光罩高效化采集自然光線，導(dǎo)入系統(tǒng)內(nèi)重新分配，之后通過導(dǎo)光管傳輸以及強(qiáng)化，使得自然光被均勻照射，獲得理想的照明效果。

美術(shù)館設(shè)計(jì)為架空結(jié)構(gòu)，進(jìn)入到二層區(qū)域，建筑外圍使用的是單元式玻璃幕墻，內(nèi)部四面通透，有著不錯(cuò)的采光效果，日間不需要開燈，符合綠色節(jié)能環(huán)保理念。幕墻設(shè)計(jì)使用的是數(shù)碼打印玻璃，通過仔細(xì)觀看能夠發(fā)現(xiàn)存在條紋狀的紋理，在夏季使用時(shí)可發(fā)揮過濾的作用，使內(nèi)部陽光的不刺眼。

3.3 建筑門窗幕墻技術(shù)方案

此次工程使用的是單元式玻璃幕墻，采用數(shù)碼打印技術(shù)制作，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝作業(yè)。從玻璃幕墻的使用分析，按照使用材料劃分，主要包括鋁合金玻璃幕墻、鋁板幕墻以及鋼板幕墻等。其中，鋁合金幕墻劃分為框架式玻璃幕墻、單元式玻璃幕墻。

本次工程使用的是單元式玻璃幕墻，主要由很多獨(dú)立的單元件組合形成，各個(gè)單元組件內(nèi)部按所有板塊安裝與板塊間接縫密封，都是在加工廠內(nèi)部進(jìn)行加工組裝。生產(chǎn)完成后，分類編號(hào)，按照工程安裝順序運(yùn)輸?shù)阶鳂I(yè)現(xiàn)場(chǎng)吊裝，安裝作業(yè)可以和建筑主體結(jié)構(gòu)施工同步開展。

簡(jiǎn)單來說，單元式玻璃幕墻是將面板與鋁合金材料在工廠加工組裝，形成單元幕墻，通過單元形式在現(xiàn)場(chǎng)完成安裝形成框支撐玻璃幕墻。對(duì)于單元和單元之間，使用陰陽鑲嵌的結(jié)構(gòu)形式，也就是單元組件的左右豎框，上下模梁是與相鄰單元組件對(duì)插，采取對(duì)插形式組合桿，最終形成單元組件間接縫。對(duì)于單元組件的豎框直接固定到主體結(jié)構(gòu)，承受的荷載為由單元的豎框直接傳遞到主體結(jié)構(gòu)。采用單元式玻璃幕墻，具有以下幾方面優(yōu)勢(shì)。

（1）變位吸收性好，且安全性能高。幕墻的單元板相互插接，板塊活動(dòng)量相比框架式幕墻大，同時(shí)有著不錯(cuò)的彈性伸縮變化保證，單元整體受力效果佳，等強(qiáng)度承載受力合理先進(jìn)，吸收幕墻的變形能力相比框架式幕墻要好。

（2）氣密性與水密性效果好。利用建筑雨幕原理實(shí)現(xiàn)密封，運(yùn)用多道三元乙丙膠條和多腔等壓原理實(shí)現(xiàn)密封，具有很高的可控性效果。除此之外，氣密性與水密性效果很好。

（3）保溫性能好。設(shè)計(jì)的單元幕墻，實(shí)現(xiàn)保溫處理和幕墻加工一體化，并且在工廠內(nèi)完成，達(dá)到接縫有效處理的效果。

（4）對(duì)所有的單元組件，例如材料加工和材料組裝等全部都在廠內(nèi)完成，能夠保障加工的質(zhì)量，同時(shí)保障后續(xù)的加工與施工質(zhì)量。近年來，國(guó)內(nèi)外都在積極探究和應(yīng)用數(shù)碼打印技術(shù)，用于玻璃制作，為建筑建設(shè)提供更多的設(shè)計(jì)可能性。本次工程使用了數(shù)碼打印技術(shù)，制作“反光”型玻璃材料，滿足建筑的需求，夏季可以減少太陽的直射。

4 建筑門窗幕墻綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用策略

4.1 做好整體設(shè)計(jì)的把握

從門窗幕墻綠色節(jié)能設(shè)計(jì)的角度分析，為實(shí)現(xiàn)綠色低碳目標(biāo)，必須展開全面嚴(yán)格控制。實(shí)踐中要把握整體設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容如下。

（1）合理運(yùn)用保溫節(jié)能技術(shù)。由于建筑形式多樣化，各類工程對(duì)保溫需求的差異，在開展設(shè)計(jì)時(shí)必須結(jié)合建筑的具體情況，事前做好建筑調(diào)查，掌握建筑所處區(qū)域的具體情況，根據(jù)氣候和其他特點(diǎn)進(jìn)行分析，保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)合理性。建筑設(shè)計(jì)必須要按照相關(guān)準(zhǔn)則與依據(jù)，注重引入新型綠色節(jié)能技術(shù)手段，嚴(yán)格控制能源消耗。使用的建筑材料，要具有良好的保溫性能，優(yōu)選節(jié)能玻璃材料，同時(shí)合理使用其他材料。將建筑幕墻的保溫與隔音功能融合，避免出現(xiàn)資源浪費(fèi)，增強(qiáng)幕墻的隔音效果。

（2）采用門窗幕墻綠色節(jié)能技術(shù)手段，必須優(yōu)選適宜的節(jié)能玻璃，通過降低門窗幕墻的導(dǎo)熱性，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。一般來說，會(huì)對(duì)使用的中空玻璃添加惰性氣體，進(jìn)而降低門窗幕墻的導(dǎo)熱性。常用的節(jié)能玻璃處理技術(shù)，主要為低輻射鍍膜玻璃以及中空玻璃，起到保溫與隔熱的作用。正常情況下，節(jié)能玻璃的遮陽效果和傳熱系數(shù)不會(huì)產(chǎn)生很大變化，為滿足采光與溫度要求，可選擇節(jié)能玻璃材料。

（3）照明與通風(fēng)技術(shù)。從建筑門窗幕墻技術(shù)的應(yīng)用中，改善居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)能利用，促進(jìn)建筑持續(xù)化發(fā)展。當(dāng)前門窗幕墻綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，不僅能夠達(dá)到建筑性能要求，還可獲得較好的通風(fēng)效果與采光效果，貼合人們的實(shí)際需求。在進(jìn)行幕墻設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用采光與通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多樣化功能，促進(jìn)建筑物節(jié)能環(huán)保水平得到優(yōu)化。

（4）生態(tài)幕墻。隨著建筑綠色低碳建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，若想達(dá)到生態(tài)建筑的建造標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)生態(tài)幕墻，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)因素和幕墻的有效結(jié)合，以及對(duì)生態(tài)建設(shè)的綜合性考量。通過建筑生態(tài)建設(shè)，促進(jìn)人與自然和諧相處，同時(shí)能夠?yàn)榫用駝?chuàng)造舒適的居住環(huán)境，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。目前，在建筑工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中，有很多可利用的技術(shù)，輔助建筑節(jié)能分析。開展建筑節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，則要分析門窗幕墻系統(tǒng)在不同時(shí)節(jié)的運(yùn)行情況及能源消耗情況，提出有效的控制措施，保證建筑節(jié)能環(huán)保達(dá)到預(yù)期的效果。

4.2 選擇適宜的節(jié)能技術(shù)方案

4.2.1 夾膠夾網(wǎng)中空玻璃幕墻

建筑外立面的設(shè)計(jì)中，使用此玻璃幕墻，主要是配置在玻璃夾膠層中的特殊織物材料，通過復(fù)雜工藝制作，同時(shí)形成具有強(qiáng)烈金屬質(zhì)感的單向視覺效果玻璃。從使用的效果分析，陽光照射下主體建筑玻璃幕墻如同披上華麗外衣，在碧藍(lán)的天空和青磚白墻映襯下，周圍的景色映在墻面，令人不由得贊嘆。獲得如此的視覺沖擊效果，主要是因?yàn)榻ㄖ饬⒚媸褂昧颂厥獠牧稀?/p>

整體效果方面，在外部向內(nèi)部觀看，人們能夠看到映射的周圍環(huán)境；在從內(nèi)向外面看，玻璃幕墻就消失了，給人置身于美景的感受。使用的玻璃幕墻，內(nèi)部嵌入了高分子材料網(wǎng)以及高性能太陽能熱保護(hù)膜，能夠達(dá)到減少陽光入射率的目的，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。目前，此技術(shù)的應(yīng)用相對(duì)較少，材料的生產(chǎn)缺乏成熟經(jīng)驗(yàn)，面臨著如何使得柔軟高分子材料網(wǎng)在平鋪到SGP膠片時(shí)，保證平整度并且使得紋理呈現(xiàn)橫平豎直。除此之外，還要考慮夾膠時(shí)在高溫高壓狀態(tài)下不會(huì)產(chǎn)生扭曲變形或者位移等問題。采取這樣的加工方法，具有很大的難度，需借助特殊工藝，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，保障生產(chǎn)作業(yè)的效果。

4.2.2 石材和穿孔鋁板玻璃幕墻系統(tǒng)

現(xiàn)代化建筑設(shè)計(jì)，既需要關(guān)注到功能性，也要注重美觀性。在門窗幕墻設(shè)計(jì)實(shí)踐中，積極推廣使用石材和穿孔鋁板玻璃幕墻系統(tǒng)，可滿足這一需求。使用穿孔板通過定制的設(shè)計(jì)與制作，方便快捷安裝，能夠和建筑物的設(shè)計(jì)匹配。穿孔或者圖案的特殊設(shè)計(jì)以及各類定制的形狀，穿孔鋁板能夠更好地反映建筑師的特殊想法與概念。

實(shí)際應(yīng)用中穿孔鋁板固定在從建筑主體結(jié)構(gòu)延伸出來的框架上，并且和主體結(jié)構(gòu)分離成為獨(dú)立的幕墻系統(tǒng)，不僅不會(huì)增加建筑物的重量，使用此幕墻系統(tǒng)能夠提供良好的隔熱與隔音的建筑物。因?yàn)榇┛卒X板分體式固定、維護(hù)與更換相對(duì)方便，從應(yīng)用效果分析做到了虛實(shí)結(jié)合，且自然樸素，可展現(xiàn)建筑的氣質(zhì)與立面體色，同時(shí)結(jié)合景觀設(shè)計(jì)增強(qiáng)整體的魅力[1]。

4.2.3 新型建材

從節(jié)能環(huán)保的角度分析，門窗幕墻節(jié)能為重點(diǎn)內(nèi)容。近年來，節(jié)能環(huán)保型門窗和幕墻的使用不斷增加，同時(shí)市場(chǎng)上也涌現(xiàn)出很多新型環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品，例如鋁合金節(jié)能門窗和玻璃鋼節(jié)能門窗等。很多生產(chǎn)企業(yè)都在積極改良斷橋隔熱鋁合金門窗，經(jīng)過門窗的節(jié)能設(shè)計(jì)，利用高性能隔熱材料，利用節(jié)能玻璃達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

目前，建筑正朝著綠色化和高質(zhì)量發(fā)展。幕墻和門窗作為建筑外部的組成部分，占據(jù)著重要地位。為滿足市場(chǎng)的需求，生產(chǎn)企業(yè)積極推廣使用鋁木復(fù)合和鋁包木等，助力建筑現(xiàn)代化發(fā)展[2]。其中，Low?E中空玻璃的應(yīng)用比較廣泛。傳統(tǒng)中空玻璃材料具有較為突出的保溫隔熱性能，能夠提高門窗節(jié)能水平，但隨著綠色節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，傳統(tǒng)中空玻璃無法達(dá)到節(jié)能設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而出現(xiàn)了Low?E中空玻璃材料，憑借自身的低傳熱系數(shù)和低輻射性能，贏得了市場(chǎng)的喜愛。以往的建筑門窗多設(shè)計(jì)為單層玻璃，不僅不會(huì)阻擋太陽輻射與遠(yuǎn)紅外線，而且冬季運(yùn)行時(shí)還會(huì)產(chǎn)生很大的熱量損失。實(shí)現(xiàn)門窗的節(jié)能，首先需要實(shí)現(xiàn)門窗玻璃節(jié)能，積極推廣使用雙層玻璃，同時(shí)增強(qiáng)門窗玻璃材料的保溫隔熱性能，達(dá)到減少能源消耗的目的，改善建筑室內(nèi)的熱環(huán)境質(zhì)量，并且提高建筑節(jié)能水平。

除了此類材料外，新型塑料門窗也具有應(yīng)用價(jià)值。新型塑料門窗具有良好的保溫、隔熱、隔音、防潮等性能，適用于我國(guó)廣闊的冬冷夏熱地域[3]。實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合工程的特點(diǎn)，合理對(duì)比分析和選擇，保證門窗幕墻材料的應(yīng)用質(zhì)量達(dá)到要求，創(chuàng)造更多的效益和價(jià)值。

4.3 做好技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制

若想發(fā)揮門窗幕墻技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，要注重材料制作和安裝環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，保障技術(shù)的應(yīng)用效果[4]。從實(shí)踐的角度分析，采取工廠加工的辦法，做好全面嚴(yán)格控制，保障門窗幕墻材料的制作質(zhì)量達(dá)到預(yù)期，為工程建設(shè)工作的開展提供支持，保障建造的效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

在開展門窗幕墻安裝作業(yè)前，必須要認(rèn)真梳理門窗幕墻技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)和方法，落實(shí)技術(shù)交底制度，交代給施工作業(yè)人員，使其可以有效把握，高質(zhì)量推進(jìn)建筑門窗幕墻綠色施工作業(yè)的開展，發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值和優(yōu)勢(shì)，提升建筑的綠色節(jié)能環(huán)保水平，促進(jìn)建筑行業(yè)持續(xù)化發(fā)展。

實(shí)踐中圍繞現(xiàn)場(chǎng)安裝作業(yè)，督促工作人員按照門窗幕墻施工技術(shù)要求，實(shí)施嚴(yán)格的細(xì)節(jié)把控措施，保證建造的效益目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。對(duì)使用的材料，必須進(jìn)行精細(xì)化管理，促使管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，創(chuàng)造更多的效益與價(jià)值。通過全過程的質(zhì)量控制，保障門窗幕墻綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用效益和效果[5]。

5 結(jié)束語

綜上所述，建筑門窗幕墻綠色節(jié)能技術(shù)的合理運(yùn)用，對(duì)保障綠色節(jié)能效益目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，可起到積極的作用。從實(shí)現(xiàn)門窗幕墻綠色節(jié)能目標(biāo)的角度分析，必須結(jié)合建筑所在區(qū)域的環(huán)境和其他條件，做好全面的分析，提出有效的綠色節(jié)能技術(shù)方案，指導(dǎo)建筑綠色節(jié)能施工作業(yè)開展，發(fā)揮技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。未來，隨著建筑門窗幕墻綠色節(jié)能技術(shù)水平的不斷提高，建筑節(jié)能環(huán)保水平也會(huì)不斷提高，助力雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。