建筑玻璃幕墙的节能设计

【摘 要】玻璃幕墙因其美观、通透、宏伟等特点,被广泛应用于建筑护结构之中,是一种比较常见的建筑立面形式.本文阐述了建筑玻璃幕墙节能设计应遵循的原则,并结合实例分析了玻璃幕墙的节能设计技术.

【关 键 词】玻璃幕墙；节能设计；节能技术

随着建筑业的不断发展,人们对建筑的外观及外立面材料的要求也日新月异,玻璃幕墙作为一种自重较轻、安装简便、造型多样的新型外墙材料得到了广泛地运用,并带来了完美的建筑外立面效果,能够较好地体现建筑的艺术特征.然而,玻璃幕墙具有传热系数大及反光性强等特点,使得建筑在夏天和冬天需要消耗更多的能源进行供冷和供暖,间接造成了建筑能耗的增加.因此,在玻璃幕墙的运用中如何兼顾美观与节能是当前十分重要的问题.

一、节能型玻璃幕墙的设计原则

建筑玻璃幕墙的设计需要充分考虑周边环境的建设,如温度,气压,风向,建筑环境等.此外,我们需要考虑建立他们自己的情况,如朝向,内部空间布局,使用特定设备的能源,建筑外墙外保温措施等.总之,节能型玻璃幕墙的设计应当考虑建筑与环境的多方面关系和多方面因素的综合影响,如隔热和得热,采光和遮阳,通风和热交换,气密性和水密性,隔声和降噪等等.由此可见,节能型玻璃幕墙的设计应当遵循以下原则：

1.科学性

玻璃幕墙的传热系数由建筑物的造型、所处地区的气候条件、型材的传热系数以及玻璃的传热系数等多因素综合决定.在科学性原则指导下进行玻璃幕墙设计,就是统筹考虑诸因素,在满足建筑设计基本功能的基础上,权衡各类因素对建筑能耗的影响,合理选择幕墙的具体类型与尺寸.

2.适用性

建筑采用玻璃幕墙除了达到美化外立面的目的之外,还必须注重幕墙的适用性.玻璃具有反光性的特点,对于玻璃幕墙来说这一特点尤其突出.因而在建筑设计中应紧密结合建筑具体的功能、朝向、内部结构以及外部环境等各类要素,以保证建筑内部的舒适度.

3.集约化

建筑的玻璃幕墙在设计时需综合考虑到节能及经济性两方面问题：一方面,玻璃幕墙的设计在很大程度上将影响到建筑内部的能耗；另一方面,如若采取相应的节能手段又可能带来成本的增加.因此应综合考虑节能与经济,进行集约化的设计,力求经济效益的最大化,满足可持续的当代设计要求.

二、建筑工程设计中的玻璃幕墙节能技术

1.幕墙节能设计的常见问题

在进行玻璃幕墙的设计时,应综合考量建筑的能耗以及室内环境的舒适度.对于建筑能耗而言,玻璃幕墙主要通过温差传热以及室内得热对建筑内部的能耗产生影响.因此,在进行幕墙设计时,选择合理的建筑玻璃幕墙比例及材料,更好地发挥建筑幕墙的美观效果及护作用.

除了建筑能耗方面的问题之外,玻璃幕墙的设计还必须重视建筑的基本通风需求.为了更好地调节室内空气与温度,玻璃幕墙应具有部分开启和换气的功能.在室内需要换气时,可以将幕墙的局部开启,并通过换气装置的辅助,对室内较快的进行通风和换气,营造舒适的室内环境.

2.玻璃幕墙遮阳体系设计

玻璃幕墙的透光性好,使得大部分夏季太阳辐射强面对建筑玻璃幕墙.如果太阳光通过玻璃幕墙直接进入室内,会导致在室内热状况急剧增加.而室内的温度降低主要依赖空调制冷来实现,过强的太阳辐射会降低空调的制冷效果,加大空调运转负荷,导致建筑能耗的增加.因此,为了避免这一情况的出现,在玻璃幕墙上安装恰当的遮阳系统是十分有必要的.当夏天阳光辐射量较大的时候,适时采用遮阳系统,有效防止室内温度过高现象的发生.而在冬季较冷的情况下,又可将遮阳装置去除,使室内充分获得太阳辐射的热能,降低空调供热的工作量.在进行遮阳设备的选择时,应从具体的建筑形式和风格出发,可以在百叶、格栅和遮阳板等之间进行挑选,同时也可以根据不同的使用习惯来选择合适的控制方式.

3.玻璃幕墙节点设计

玻璃幕墙在与墙体进行接合时会使用很多外挂构件,这时墙体周边构件、实体墙面洞口边缘、楼板或隔墙外沿间的缝隙处需要设置保温材料,以保证墙体的保温性能以及室内的舒适度.同时在玻璃幕墙与墙体外挂接口处应进行有效地封堵设计,防止热量的传导与流通.此外,由于开启窗的部位留孔往往较大,又时常开启,是玻璃幕墙中的薄弱环节.因此,在设计时对开窗形式与数量的选择均应考虑到玻璃幕墙通风与保温的特点,在满足建筑防火、通风要求的前提下,尽量减少开窗的数量与面积,并保证开启扇与开启框之间设置多道密封隔离带,减少冷热空气的对流,以达到开启和关闭时均拥有良好的密闭效果.

三、建筑工程中玻璃幕墙节能设计实例分析

1.工程概况

以某综合办公楼为例,该建筑共20层,地下2层地上18层,整体采用玻璃幕墙结构.据实际调查,此建筑在夏季主要存在以下几个问题：（1）建筑中庭热环境不理想且能耗大.（2）此建筑顶层也全部采用玻璃幕墙结构,夏季阳光将直接射入建筑内部,导致室内温度过高.针对以上问题,建设单位采用夹层设计,即在玻璃幕墙下设置一个封闭的夹层,但运用该手法后室内温度过高的问题并没有得到有效地解决.主要因为夹层为封闭式,吸收的热辐射并不能有效地向外发散而是全部向建筑内进行辐射.在建筑使用过程中,夏季空调系统耗电量巨大.

2.设计措施

结合工程对其进行节能设计,主要可以选择以下几种措施来进行：（1）此建筑为综合性大楼,楼层比较高并且受周围植物及建筑物的影响较小,相互之间没有遮挡.这样可进行外遮阳体系的设计,以此将大量的热辐射阻挡于外界,降低室内温度.（2）在顶层夹层处设计通风口,结合地理条件选择机械通风或者是自然通风.（3）在建筑中庭位置增设通风装置,通过自然通风的方式来增强中庭空气流动,降低中庭温度.

四、结束语

在玻璃幕墙的设计与施工过程中,均应从玻璃幕墙的基本特点与功能出发,遵循科学性、适用性、集约化的原则,通过对玻璃、铝合金型材等材料的选择、遮阳系统的构造方式以及玻璃幕墙的节点设计等方面提高幕墙的节能保温与通风性能,使建筑玻璃幕墙在满足功能与美观的同时能够有效地降低建筑能耗,并保障建筑内部环境的适宜性.