谈节能理念应用于玻璃幕墙设计

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摘要：在玻璃幕墙的设计中，我们通常会忽视节能的作用，这将阻碍幕墙的发展和进步。本文从玻璃幕墙节能的角度进行设计分析，以供参考。

关键词：节能；玻璃幕墙；设计

中图分类号： TE08文献标识码：A

一、前言

玻璃幕墙是用于建筑外部悬挂或者支承载主体结构上的外墙，具有较好的艺术效果和美观性能，在建筑中得到广泛应用。随着经济的发展，对能源的消耗日益加剧，人们对建筑节能的重视程度普遍提高。因此，玻璃幕墙的节能设计也得到了人们广泛关注。

二、玻璃幕墙设计的基本要求

现代幕墙的设计首先应保证以下两个基本要求：

1、保证幕墙设计的整体美观效果，幕墙的设计应衬出建筑美，这就对设计人员提出了较高的要求，它需要设计人员有个整体的知识面，懂得将现代美学、建筑学科等知识灵活应用。幕墙的整体美观效果不仅是现代幕墙设计的基本要求也是适应时展的需要。

2、保证幕墙安全、耐久。公共建筑对幕墙的整体安全性提出严格的要求，合理的幕墙设计可以减少经济损失，保障人民生命、财产安全。现代幕墙设计必须满足防火要求，其窗间墙的填充材料应采用不燃或者难燃材料；幕墙的防雷设计应符合规范的要求，幕墙的防雷体系与主体结构有着可靠的连接；幕墙采用的玻璃为安全玻璃，设计中应有防止玻璃破碎坠落的方案，如在幕墙的下层设裙房，主要出入口设雨罩等。

三、现代幕墙的节能设计

1、玻璃幕墙的选材

热传递是普遍存在的一种自然现象,自然界中热量的传递通常有三种形式:对流、辐射和传导。只要物体之间或物体的不同部分之间存在温度差,就会产生热传递。玻璃幕墙是建筑传热的主要部位,玻璃是透明材料,正确地选择幕墙玻璃,就可以将建筑能耗降到合理的区间,从而达到节约能源的目的,这也是节能设计中重要的一部分。随着技术的进步和提高，玻璃幕墙材料日新月异,在调整光线、美观效果和节能效果上都取得了长足的进步。

2、幕墙密封材料设计

密封材料是嵌入建筑接缝中的材料,其作用是承受接缝位移以实现较好的气密性、水密性。幕墙密封材料选择好坏直接关乎到建筑物的节能效果。

橡胶密封胶条。在玻璃幕墙的内外两侧均可采用橡胶密封胶条,以减少幕墙中玻璃与玻璃框的间隙,依靠胶条自身的弹性在槽内起密封作用。密封胶条与玻璃接触的一侧设计成波浪型,能有效地阻止空气渗漏。要求密封胶条具有耐紫外线、耐老化、耐永久变形、耐污染等特征。

硅酮耐候胶。建筑密封胶作为建筑幕墙的功能性材料,在防水、隔音、节能、防腐蚀方面有重要作用,目前常用的是硅酮耐候密封胶。硅酮耐候密封胶主要用于各类幕墙表面的密封嵌缝,分子结构兼备无机和有机两类聚合物的特性,具有优良的耐水性和耐候性,具有超群的抗UV、耐臭氧、耐气候老化、耐紫外线功能,在建筑幕墙尤其在隐框玻璃幕墙的结构粘结应用中具有其它材料无可取代的优势。而且硅酮耐候胶在低温时弹性好,耐污染和低透气率,可以用于各类幕墙表面的密封嵌缝,既起结构粘结作用,又起幕墙密封胶作用。

3、玻璃幕墙的遮阳设计

玻璃幕墙具有透明、美观等优点,但同时,玻璃幕墙也是传统墙体失热损失的5倍以上,尤其是当前很多设计师单纯追求玻璃幕墙的美观效果,建立一些无遮阳的建筑立面,导致遮阳效果很差,室内过热,影响了办公人员的舒适性,节能效果也不佳。因此,有效的遮阳措施是玻璃幕墙建筑设计的必要手段之一。遮阳设计可以通过降低过热和眩光来提高室内热舒适性和视觉舒适性,尤其是在夏天,当室内气温大于29度或者太阳辐射强度大于240kw/(m/h)时就应该进行遮阳设计,遮阳措施会阻挡直射阳光,使室内照度分布比较均匀,有助于视觉的正常工作,避免了大面积玻璃反光造成的光污染。根据地区的气候特点和房间的使用要求,可以把遮阳作为永久性的或临时性的。遮阳系统可在玻璃幕墙外观墙体上形成光影效果,体现出现代建筑的艺术美学效果。内遮阳是最常使用的遮阳形式,

对于减弱紫外线照射、节省能源有重要作用。而且内遮阳成本较低、设计简单、施工易行,又方便安装和拆卸。内遮阳的形式和样式很多,既有普通内遮阳,又有嵌入式和双层皮夹层遮阳等等。外遮阳相对于内遮阳而言是一种效果更好的遮阳形式，无论是在隔热性能上,还是对周围环境避免光污染方面,建筑外遮阳都优于内遮阳。当然,外遮阳也有一些不利的因素,由于外遮阳装置常年暴露在恶劣的外界环境中,不仅要承受日晒雨淋,还要抵挡室外变化的风荷载,因而对强度和刚度要求较高,外遮阳对活动构件的性能要求也更高,因而其成本也较高。按构造形式还可以将外遮阳分为水平遮阳、垂直遮阳、挡板式遮阳、外置卷帘等。

四、水幕式双层玻璃幕墙

1、水幕式双层玻璃幕墙

水幕式双层玻璃幕墙区别于其他双层玻璃幕墙的特点是，利用水介质吸收玻璃墙体表面的太阳辐射能，通过水介质的流动带走热量。水幕式双层玻璃幕墙一般由内、外两层玻璃幕墙组成， 两层幕墙中间要形成一个水通道，同时外幕墙要设置进水口和出水口，见图 1。

2、水幕式双层玻璃幕墙节能系统的物理模型

水幕式双层玻璃幕墙节能系统的形式见图 2。

如图 2 所示， 水幕式双层玻璃幕墙节能系统可以提高建筑围护结构的隔热性及保温性，又可回收水幕外墙所吸收的太阳能。它包括双层玻璃幕墙（2）、进水总管（3）、回水总管（4）、分水管（5）、第一温控开关（6）、第二温控开关（7）、储水箱（8）、热回收装置（9）、换热后回水管（10）、自来水管（11）、卫生热水供水管（12）。其中，水幕外墙是由双层玻璃构成，中间夹层充满水。每一个单元式水幕外墙（2）均与对应的分水管（5）相连通，构成一整套的节能系统。

水幕式双层玻璃幕墙节能系统是利用双层玻璃幕墙的夹层中的水吸收太阳辐射。 由于水具有高效的蓄热性能，夹层中的水温度会升高，当温度达到设定值后，设置在回水总管上的第二温控开关会自动打开，排出水幕外墙夹层中的水。设置在进水总管上的第一温控开关也会同时打开，由储水箱通过进水总管补充新水至单元式水幕外墙内，由水带走了建筑表面的得热，从而达到降低建筑表面温度的作用，实现建筑节能。

水幕式双层玻璃幕墙节能系统还采用热回收装置回收建筑外表面的得热量，热回收装置吸收回水总管里的热量，把回水总管里的高温水变成换热后回水管里面的低温水，并用此回收的热量加热自来水管里的低温水，从而制备卫生热水供水管里的热水，由此达到利用低位能源的作用。

3、工作原理

水幕式双层玻璃幕墙主要由两层玻璃组成。每一层玻璃都造的很厚实，使其尽可能隔断因热传导带来的能量损失，内层玻璃本身，也是由两层玻璃粘合而成的“超厚”玻璃。在两个幕墙之间有一个空腔，在空间上下两端设有进水和排水设施，通过水介质的流动带走玻璃内表面的热量。 其节能原理在于其在夏天和冬天分别充当换热层和热阻的作用，这样可以有效减少建筑能耗。

白天室外温度高时，空腔上下的进出水口打开，水流过内玻璃表面时吸收一部分热量，缓解太阳辐射对室内的影响，从而达到隔热的作用。白天室外温度低时，把双层玻璃幕墙中的水放空，封闭幕墙，这样可以加大幕墙的传热热阻，减少建筑物的室内散热量，从而达到节能的目的。夜间，室内的热量主要通过热辐射散失，关闭所有进排水口，保证室内气密性。 此时的工作模式与中空玻璃类似。

4、结论

（1） 水幕式玻璃幕墙区别于其他双层玻璃幕墙的最大特点是： 利用水介质带走双层幕墙中间的热量。

（2）通过对水幕式双层玻璃幕墙与单层玻璃幕墙的对比分析得出，水介质双层玻璃幕墙完全可以应用于实际，且具有更高的节能性。

（3） 在掌握水幕式双层玻璃幕墙的运行原理及了解建筑与环境之间关系的基础上，设计出高效的双层玻璃幕墙，将是建筑幕墙节能技术的发展趋势。

五、结束语

建筑水平的不断发展和进步，必将促进玻璃幕墙技术的快速提升，其节能的效果也将更加显著。随着玻璃幕墙应用范围的日益广泛，也必将为节能做出更大贡献。

参考文献

[1] 孙晓亚，玻璃幕墙建筑的节能措施[ J ] 中国新技术新产品，2012

[2] 杨 彬， 赵连方. 新型玻璃幕墙在建筑节能中的应用[ J ] 才智，2012

[3] 曾 嵘，浅谈建筑幕墙的保温节能[J]中国新技术新产品，2010