关于建筑玻璃幕墙的节能设计探析

关于建筑玻璃幕墙的节能设计探析

王彪

关键词：建筑玻璃幕墙；节能设计；探析

引言：随着经济的发展和社会的进步，玻璃幕墙在建筑上的应用越来越多，在一些公共建筑特别是高层办公楼中，玻璃幕墙几乎成了建筑立面的代言，因此，对玻璃幕墙进行节能设计具有重要意义。

1、玻璃幕墙的节能原理

由于玻璃幕墙的透明性特征，它可以通过对流、辐射的方式使热能进行传递。除此之外，玻璃幕墙也能通过太阳光的直接通过来传递热能，人们为了对玻璃传递能量的过程进行更好的评估，可以通过单位面积、单位温差和单位时间内的传递焦耳数来确定。焦耳数越大就证明玻璃的能耗损失越多，对节能是特别的不利的。研究玻璃幕墙的节能效果还需要考虑遮蔽系数，在同样的条件下，将玻璃组件和透明的玻璃放置在太阳光下，让太阳辐射能量通过得到辐射能量的比值来确定遮蔽系数，遮蔽系数越小，说明节能的效果更好。

2、建筑玻璃幕墙的节能设计所要遵循的原则

2.1科学性

在对建筑玻璃幕墙节能进行设计时，要全面考虑各个因素的影响，如：功能、性能等。再选择更为科学的幕墙构造与结构。事实上，玻璃幕墙传热系数确定是由地区气候、建筑构造以及玻璃传热系数等共同决定的。

2.2适用性

对不同地区的环境和项目实际情况进行全面考虑，再结合与之相关的规定，贯彻和落实国家节能政策。另外，还要把建筑耗能和舒适度二者关系处理好。

2.3经济性

在建筑维护结构中，其玻璃幕墙是一重要部分，而且又是考虑建筑节能所不可缺少的一方吗，因此，对建筑节能设计要进行全面考虑，只有将节能和经济二者达到统一后，才能真正凸显出建筑节能设计的价值。

3、建筑玻璃幕墙材料的选择

3.1玻璃材料

玻璃幕墙中玻璃的面积远远大于金属框架的面积，而玻璃材料表面换热性强，长波热透射率高，故夏季太阳辐射热会透过玻璃进入室内，使室内温度升高，从而增加空调能耗。因此减少玻璃的能耗对幕墙节能至关重要。近年来，吸热玻璃、热反射镀膜玻璃、低辐射（Low―E）镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃等节能玻璃已经应用于建筑上。早期为了解决保温隔热问题，人们开发了吸热玻璃和热反射玻璃等，但是它们存在着通透性不好及光污染等问题。随着科技的不断发展，Low―E玻璃和双Low―E玻璃诞生了，这些玻璃具有辐射率低、良好的通透性和节能效果好等特点，用这些玻璃组成的中空玻璃或复合真空玻璃节能效果最佳。

严寒地区建筑能耗主要是采暖，因此对玻璃的传热系数要求高，应采用中空玻璃或低辐射中空玻璃。对于过渡地区、夏热冬冷和夏热冬暖地区，建筑能耗主要是制冷，因此要降低玻璃的遮阳系数，阻止太阳热线进入室内，以减少空调的冷负荷，一般采用吸热玻璃、热反射玻璃和热反射中空玻璃。严寒地区应采用低辐射玻璃，尽量采用综合性能优越的低辐射中空玻璃。

3.2铝合金型材（隔热断桥）

玻璃幕墙中一般采用铝合金材料作为支撑构件。金属比玻璃的导热系数大，普通幕墙的型材无可避免地出现“热桥”现象。幕墙型材的选择与设计的重点在于防止“热桥”的出现，采用断热桥铝型材可以有效地达到节能效果。断热桥铝型材的隔热原理是基于一个连续的隔热区域，利用低导热系数材料制成隔热条，将铝合金型材分成两个部分。隔热条材料的导热系数0.3w／（m2?K），远小于铝合金导热系数203w／（m2?K），强度与铝合金材料相当。

4、现代幕墙建筑设计中的节能设计分析

4.1窗墙比设计

按照《公共建筑节能设计标准》规则规定，建筑幕墙的窗墙比标准小于0.7的建筑，各项节能参数可直接从该标准的表格中选取，从而对建筑的各项节能指标予以控制。如果窗墙比大于0.7，则要求按该标准4.3节的规定进行权衡判断。窗墙比是指建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）的面积与整个外墙面积的比值。窗墙比小于0.7，通俗的说就是要求建筑外墙能够采光的面积不大于外墙总面积的70%。在该标准的使用过程中，存在一些误解，有的人认为按这条标准，建筑就不能全部采用玻璃幕墙。注意，玻璃幕墙可以加内衬板和保温层，做成非透明幕墙，只要性能满足非透明幕墙的要求即可。反言之，只要非透明幕墙的面积与整个外墙面积的比值大于0.3，也就满足了窗墙比小于0.7的要求。

4.2遮阳设计

4.2.1科学选择遮阳的玻璃

在遮阳节能设计过程中，遮阳玻璃的选择是其中很重要的环节，在进行遮阳玻璃的选择时候，可以综合考虑到各种遮阳系数，建筑施工点的自然气候条件，人文经济因素等多方面的条件，进行综合分析，科学选择，一般而言，镀膜玻璃、反射玻璃、吸热玻璃、低辐射玻璃等玻璃类型都是节能设计过程中广泛运用的类型。目前广泛应用的玻璃主要是低辐射中空玻璃，其传热系数低，遮阳效果好，在不采用遮阳构件的情况下其遮阳系数也可以满足节能设计规范的要求。还有他最大的优点是通透性好，在白天可尽量减少室内照明的使用，也可以很大程度的节能能源。反射率低，对相邻建筑和行人影响小，不会造成光污染。

4.2.2优化遮阳构件设计

遮阳构件的设计按位置可分为外遮阳和内遮阳，外遮阳的形式可分为水平式遮阳、垂直式遮阳、综合式遮阳和挡板式遮阳、幕墙遮阳板常见形式。其中水平遮阳板设计时要注意对玻璃外侧热空气散逸的处理，即遮阳板与玻璃墙面应有一定距离，遮阳板本身也应做通风处理，比如设计成倾斜百页状。垂直遮阳板最好设置可调节，可以根据太阳位置改变方向。内遮阳就是在幕墙内侧设置遮阳帘、软百页、竹帘等。

4.3双层幕墙设计

双层玻璃幕墙与传统幕墙相比，其最大的特点是，它在内外两层幕墙之间形成一个通风换气层，比传统的幕墙采暖时节约能源30%-40%，制冷时节约能源的比例最高可超过50%，同时，对室外环境的隔音效果可以达到50-60dB。其中目前较为先进的也被人称为"敞开式外循环呼吸式幕墙"，由位于空气层上下两端的进风和排风设备带动自然空气经过沙尘滤网引入空气层，进而送至室内，可以看作是室外自然环境的延伸。采用这种分隔方法的双层玻璃幕墙除具备保温、隔声的作用。

结束语

总之，玻璃幕墙是现代化建筑工程中最常见的一种结构形式，并且随着社会的发展，玻璃幕墙也会随着各种新技术的涌现而不断创新与发展，并在建筑工程中得到广泛的应用。因此我们在实际工作中，必须要采取措施进行玻璃幕墙的节能设计，提高其设计水平，以满足现代化社会发展的要求。

参考文献

[1]邓秋华.探究建筑玻璃幕墙的节能设计[J].建筑工程技术与设计，2017

[2]郑海峰.建筑玻璃幕墙的绿色节能设计探讨[J].装饰装修天地，2017

[3]杨家瑞.关于建筑玻璃幕墙的节能设计研究[J].建筑工程技术与设计，2017