试议节能技术在建筑幕墙设计中的应用
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【摘要】幕墙是一种悬挂在建筑物结构框架上的护构件，它的自重和所受风荷载通过锚接点传至建筑物结构框架上。本文介绍了建筑幕墙设计中节能材料的选择以及节能技术的应用。
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
幕墙是一种悬挂在建筑物结构框架上的护构件，它的自重和所受风荷载通过锚接点传至建筑物结构框架上。普通玻璃幕墙作为建筑护结构，其保温、隔热性能均远不及传统墙体，其热损失是传统墙体的5~6 倍。幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40% 左右，因此，幕墙节能在我国公共建筑设计节能中占有极其重要的地位。
二、节能材料的选择
1、节能玻璃
对于建筑幕墙来说，玻璃的面积占立面的比重较大，可以参与热交换的面积较大，因此玻璃是建筑幕墙节能的关键。在选择使用节能玻璃时，应根据玻璃所在位置确定玻璃品种, 日照时间长且处于向阳面的玻璃应尽量控制太阳能进入室内以减少空调负荷，最好选择热反射玻璃或吸热玻璃及由热反射玻璃或吸热玻璃组成的中空玻璃；寒冷地区或背阳面的玻璃应以控制热传导为主，尽量选择中空玻璃或低辐射玻璃组成的中空玻璃。下面介绍几种节能玻璃。
（1）阳光控制镀膜玻璃。阳光控制镀膜玻璃是在玻璃表面镀上一层金属或金属化合物膜，膜色不仅使玻璃呈现丰富的色彩， 而且更重要的就是对波长350nm（0.35μm）~1800nm（1.8μm）的太阳光具有一定控制作用的镀膜玻璃，其对于可见光有适当的透射率，对红外线有较高的反射率，对紫外线有较高吸收率；具有单向透视性，在室内可清晰地观察室外景物而不影响室内自然采光，在室外（光强面）只能看到周围的景物，使建筑物绚丽多彩却无法看清室内，也称为热反射玻璃。
（2）低辐射玻璃(Low—E 玻璃)。Low- E 玻璃又称低辐射玻璃，这种玻璃不但可见光透过率高,而且具备很强地阻隔红外线的特点，能够发挥自然采光和隔热节能的双重功效。使用后可以有效地减少冬季室内热量的外散流失，在夏季也能阻隔室外物体受太阳照射变热后的二次辐射，从而达到节能降耗的目的。
（3）中空玻璃。中空玻璃是一种以两片或多片玻璃组合而成，玻璃与玻璃之间的空间和外界用密封胶隔绝，里面是空气或其他特殊气体。中空玻璃具有优良的隔热和隔音性能，相比砖墙或混凝土墙体又轻得多，对于建筑节省能源的要求，中空玻璃以其不可替代的优越性能而被广泛使用。
（4）夹层玻璃。夹层玻璃是由两片或两片以上的玻璃，由中间层与玻璃牢固的韧性粘结合成的复合玻璃制品，中间层一般为透明性的有机材料，其加工工艺分干法和湿法两种。夹层玻璃具有很高的冲击性和抗惯性，在受到冲击破碎时，使得无论垂直安装还是倾斜安装，均能抵挡意外撞击的穿透，一般情况下，还能保持一定的可见度，从而起到安全防护作用。
（5）真空玻璃。真空玻璃是将两片或两片以上平板玻璃以支撑物隔开，周边密封在玻璃间形成真空层的玻璃制品，其工作原理与玻璃保温瓶的保温隔热原理相同。通过把中空玻璃空腔里的空气抽走，消除掉空腔内部的对流和传导传热，可以获得更好地隔热效果。这种玻璃的空腔很窄，一般为0.5- 2.0mm，两层玻璃之间用一些均匀分布的支柱分开。真空玻璃相对于其他的隔热玻璃而言生产工艺较为复杂，中间小立柱的存在也影响了它的外观。
2、铝合金型材
铝合金型材在建筑幕墙系统中，不但起着支承龙骨的作用，而且对节能效果也有较大影响。普通铝型材（非隔热型材），其热导率非常大，是热的良导体，由热传导方式通过型材的热量占总热量的50%以上，必须采用断桥处理；隔热断桥型铝合金型材采用导热系数很低的塑料进行隔断，隔热的原理是基于产生一个连续的隔热区域，利用隔热条将铝合金结构分隔成明显的两个部分，隔热条选用材料聚酰胺尼龙66，其导热系数远远小于铝合金的导热系数，而力学性能指标与铝合金相当，可避免热胀冷缩作用导致隔热条与铝型材间发生脱落，可承受风压，垂直冲击力和长期的压力，能够经受极端热处理，用滚压方式与铝型材结合后再进行阳极氧化处理或表面处理，节能性能非常好。
1、门窗幕墙的采光通风与保温系统设计应用
对于自然采光和自然通风的重视，使我们现在广泛的应用了呼吸式幕墙，对于门窗幕墙产品来说，近二十年的飞速发展，断热技术日臻完善，许多金属门窗幕墙的性能已接近木窗，甚至一些门窗幕墙的传热系数已等同于墙体材料，保温采暖问题已大致解决。目前，幕墙采光通风与保温的相关产品多了，选择自然也多了，而各种方法均有利弊，这需要设计师更精准更科学的计算与分析。例如，自然通风日光照明在哪些时段最为重要在那些时段可以忽略，对遮阳百叶的选择应该能随阳光照射的变化，计算它的热辐射值、倾斜角度，使预设的遮阳效果自动调节叶片状态，设置的主要依据是对阴影的评价或直接追随阳光的变化，甚至要考虑太阳升起和落下的角度，对于建筑的影响。随着幕墙技术的发展，出现了双层幕墙系统。无论是其采光通透性，还是保温性，都较单层幕墙系统有较大程度的提升。双层玻璃幕墙由内外两层玻璃幕墙组成，外层幕墙一般采用隐框、明框或点式玻璃幕墙，内层幕墙一般采用明框幕墙或铝合金门窗。内外幕墙之间形成一个相对封闭的空间——通风间层，空气从外层幕墙下部的进风口进入，从上部的排风口排出，形成热量缓冲层，从而调节室内温度。双层玻璃幕墙系统主要是针对普通玻璃幕墙耗能高、室内空气质量关等问题，用双层体系作围护结构，提供自然通风和采光、增加室内之空间舒适度、降低能耗，从而较好地解决了自然采光通风和节能之间的矛盾。如下图示，天津建筑设计院新科研楼西向采用了大面积呼吸式玻璃幕墙，立面效果通透美观，同时它的遮阳系统作为玻璃幕墙的重要组成部分，起到了增加幕墙热惰性的作用，吸收太阳辐射达85%以上，在夏季缓解室内因西晒过热而增加的制冷量，冬天的阳光则可以透过宽大的玻璃幕墙暖洋洋的照进办公大楼。双层呼吸式幕墙及多角度遮阳百页和反光板的使用，使我们可以灵活选择自然采光，可适度的利用自然光线照明，大大的提高了舒适度并达到了节能的目的。
2、门窗幕墙的遮阳系统设计应用
对于遮阳问题的重视，使我们采用了各种先进的遮阳系统。常见的遮阳方式主要由水平遮阳，垂直遮阳，格栅式遮阳（综合式），挡板式遮阳，百叶式遮阳等等。遮阳措施种类繁多，针对特定的建筑项目的不同地理位置、朝向以及特定的用途，不存在某一种遮阳措施普遍适用的情况。因此，加强对各种遮阳形式的了解，有助于我们在设计中正确的选择遮阳形式。对于作为竖向维护结构的玻璃幕墙来说，无论是从全日的太阳辐射总量来看，还是从房间内日照面积的大小看，对遮阳的要求东西向最大，其次顺序是东南、西南，再次是东北、西北，南向又次之，北向最小；而由于下午室外气温要高于上午，所以西向遮阳较东向更加重要。南向虽然日照时间较长，但因为我国大部分处在中低纬度地区，夏季太阳高度角较高，照射房间不深，遮阳也较易处理。因此，对遮阳的需求程度的建筑方位排序依次为西向、西南向、东向、东南向、南向、西北向、东北向、北向。
如图1示，这是一个成功的建筑幕墙设计，该范例的成功来源于该建筑对遮阳百页的选择，它能够使遮阳百页随日光照射的变化而变化，使建筑物各个房间内更合理的使用自然光线，在达到节能目的的同时丰富了建筑物立面的变化。
图1建筑幕墙设计样板
结论
玻璃幕墙的节能效果与幕墙设计有密切关系，随着社会的进步，科学技术的发展，现代建筑的技术含量也在不断提高，合理资源利用、节约能源、绿色环保等正成为建筑业发展的主流。
【参考文献】
[1]孙淑玲.浅析现代幕墙设计中节能技术的应用与遇到的问题[J].建筑科学百科.2004(7).
[2]张宝鹏,刘洪军.现代幕墙设计对于节能技术的要求与未来发展趋势[J].重庆建筑学报.2006(8).