陳善渺（中建不二幕墻裝飾有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

建筑用玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)的探討

陳善渺（中建不二幕墻裝飾有限公司，湖南長(zhǎng)沙410000）

建筑行業(yè)的快速發(fā)展，使得建筑模式不斷更新，玻璃幕墻作為一種新型的形式被廣泛于工程建設(shè)中，為了提高玻璃幕墻的應(yīng)用效果，還應(yīng)對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行綠色節(jié)能設(shè)計(jì)，在不影響基礎(chǔ)功能的前提下，降低運(yùn)行能耗。本文主要從玻璃幕墻的節(jié)能原理入手，并結(jié)合實(shí)例對(duì)建筑玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)的相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行分析，以期為提高玻璃幕墻的綜合效用有所幫助。

建筑模式；玻璃幕墻；節(jié)能設(shè)計(jì)

1　引言

建筑行業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，建筑行業(yè)的目標(biāo)也發(fā)生重大改變，對(duì)環(huán)保、節(jié)能、可再生資源的合理利用予以重視，越來(lái)越追求節(jié)能型材料的使用，其中玻璃幕墻是現(xiàn)代建筑中采用較多的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是建筑物進(jìn)行熱交換和熱傳導(dǎo)的關(guān)鍵部位，是傳統(tǒng)墻體熱損失的3～4倍，其能耗約占整個(gè)建筑總能耗的40%。玻璃幕墻不僅能滿(mǎn)足建筑美學(xué)和建筑功能的相關(guān)要求，還應(yīng)遵循“環(huán)保和節(jié)能”的設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能資源的充分利用，在對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)對(duì)導(dǎo)致玻璃幕墻能耗較高的原因進(jìn)行分析，并制定有效的處理措施，從而提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

2　玻璃幕墻的節(jié)能原理

玻璃幕墻在建筑施工中的應(yīng)用已成為建筑行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。玻璃幕墻是一種透明材料，可通過(guò)對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)的方式進(jìn)行熱能的有效傳遞，為了更好的對(duì)玻璃傳遞能量的過(guò)程進(jìn)行評(píng)估，可通過(guò)單位面積、單位溫差和單位時(shí)間內(nèi)的傳遞焦耳數(shù)進(jìn)行確定，焦耳數(shù)越大則說(shuō)明玻璃的能耗就越大，這種情況下，采取節(jié)能措施是非常必要的。為了更好的對(duì)玻璃幕墻節(jié)能效果進(jìn)行測(cè)試，還可以通過(guò)遮蔽系數(shù)進(jìn)行研究，在同等條件下，將玻璃組件和透明玻璃放置在陽(yáng)光下，通過(guò)太陽(yáng)輻射能量的比值來(lái)確定遮蔽系數(shù)，遮蔽系數(shù)越小則說(shuō)明玻璃的能耗越小，即節(jié)能效果越好。太陽(yáng)光在經(jīng)過(guò)玻璃照射到房間時(shí)，部分太陽(yáng)能是直接通過(guò)的，另一部分則會(huì)被玻璃幕墻吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，且這部分熱能會(huì)直接進(jìn)入室內(nèi)，導(dǎo)致室內(nèi)熱能增加，從而提升房間溫度。

3　玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1保溫隔熱設(shè)計(jì)

玻璃幕墻的使用，能夠大大提高房屋的采光效果。但在夏季，由于采光面積過(guò)大，導(dǎo)致室內(nèi)溫度上升，被迫使用空調(diào)降低溫度，這樣就會(huì)造成電力資源的浪費(fèi)，在冬季，由于幕墻面積過(guò)大，導(dǎo)致熱量過(guò)度流失，造成室內(nèi)溫度過(guò)低，因此，對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行綠色節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)考慮玻璃幕墻的保溫隔熱處理。只有保溫隔熱工作處理的好，夏天室內(nèi)溫度才不會(huì)過(guò)高，冬天室內(nèi)溫度不會(huì)過(guò)低，將室內(nèi)溫度控制在一個(gè)合理范圍內(nèi)，減少空調(diào)的使用，進(jìn)而降低電力資源的消耗。

3.2玻璃幕墻遮陽(yáng)設(shè)計(jì)

為了保持室內(nèi)溫度處在正常范圍內(nèi)，可以對(duì)玻璃幕墻采取遮擋處理，以此來(lái)減少陽(yáng)光對(duì)幕墻的直射，保證室內(nèi)溫度不會(huì)過(guò)高。對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行遮陽(yáng)處理常見(jiàn)的方法有以下三種：①選用遮陽(yáng)能力比較強(qiáng)的玻璃。這樣施工后就能有效阻擋熱量的進(jìn)入，保持室內(nèi)溫度，減少電力資源的浪費(fèi)；②在室內(nèi)設(shè)置遮陽(yáng)物。在室內(nèi)設(shè)置遮陽(yáng)物也能防止陽(yáng)光的進(jìn)入，設(shè)置室內(nèi)遮陽(yáng)物時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況選擇合適形狀的遮陽(yáng)物，這樣對(duì)光線(xiàn)的阻擋能力才能更好；③在室外設(shè)置遮陽(yáng)物。室外遮陽(yáng)物可以有效遮擋陽(yáng)光，降低屋內(nèi)溫度。選用合適的遮擋方式能有效遮擋太陽(yáng)光的直接進(jìn)入，從而保證室內(nèi)溫度在合理范圍內(nèi)。

3.3自然通風(fēng)

玻璃幕墻在使用前要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，在玻璃幕墻設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)對(duì)建筑物的整體通風(fēng)情況進(jìn)行考慮，玻璃幕墻一般應(yīng)用于寫(xiě)字樓，寫(xiě)字樓內(nèi)部人員密度相對(duì)較高，導(dǎo)致內(nèi)部通風(fēng)狀況較差，進(jìn)而影響工作人員身體健康，因此，應(yīng)注重提高玻璃幕墻的通風(fēng)效果。提高玻璃幕墻通風(fēng)效果可以促進(jìn)空氣的流通，降低室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)能源消耗，對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行通風(fēng)設(shè)置時(shí)，應(yīng)該考慮玻璃幕墻外窗數(shù)量設(shè)計(jì)是否合理，玻璃幕墻外窗數(shù)量太少則會(huì)導(dǎo)致通風(fēng)質(zhì)量差，數(shù)量太多又會(huì)造成室內(nèi)溫度流失。因此，在設(shè)計(jì)玻璃幕墻外窗的過(guò)程中應(yīng)對(duì)其進(jìn)行分析和研究，嚴(yán)格控制玻璃外窗的數(shù)量，另外還需嚴(yán)格控制外窗的封閉性，以此來(lái)提升玻璃幕墻的節(jié)能效果。

4　工程實(shí)例

4.1實(shí)例概況

某機(jī)場(chǎng)共三座航站樓，其中第一航站樓因改造已停用，第二航站樓（T2）的建筑總面積為9萬(wàn)m2，該航站樓主要分為主體和兩翼，最大進(jìn)深為93m，總長(zhǎng)420m，地下1層，地上2層；第三航站樓A座（T3）的建筑面積為26萬(wàn)m2，地面總高25.8萬(wàn)m2，航站樓辦票大廳和候機(jī)廳面積為4.7萬(wàn)m2，在該區(qū)域采用了濕溫度獨(dú)立控制的空調(diào)方式，且在其長(zhǎng)廊上一般都有大面積的玻璃幕墻。

4.2T3航站樓空調(diào)能耗的特點(diǎn)

①溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在機(jī)場(chǎng)總能耗中占據(jù)較大比例，由于航站樓內(nèi)部維護(hù)結(jié)構(gòu)使用玻璃幕墻的面積較大，導(dǎo)致航站樓內(nèi)部不同高度之間都存在溫差，特別是在夏季，在熱空氣聚集的作用下，屋面負(fù)荷過(guò)高，第二層的人員和地面直接受到較大的輻射熱；②航站樓溫度調(diào)控系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高負(fù)荷運(yùn)作狀態(tài)，外部熱源距航站樓較遠(yuǎn)，再加上建筑內(nèi)部用戶(hù)較為分散，這種情況下，就可選擇直連多級(jí)循環(huán)泵空調(diào)水系統(tǒng)，有利于降低輸送能耗；③從該市的氣候條件來(lái)看，春季和秋季可為該航站樓提供自然的通風(fēng)和降溫條件，但在夏季，機(jī)場(chǎng)外部環(huán)境早晚溫差較大、相對(duì)濕度較低，每天約14h的時(shí)間，室外溫度比室內(nèi)常溫低26℃，這種情況下，可采用全空氣系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的有效降低。

T3航站樓配備的是新型節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，可為整個(gè)航站樓提供舒適的溫度和高質(zhì)量空氣，而T2航站樓的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要采用普通的機(jī)械送風(fēng)，在對(duì)相關(guān)能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)T3航站樓溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能耗比T2航站樓低，可見(jiàn)，新型空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用已取得良好的節(jié)能效果。

4.3機(jī)場(chǎng)航站樓玻璃幕墻的形式分析

4.3.1T2航站樓玻璃幕墻分析

該航站樓一層到達(dá)層和二層出發(fā)層采用的幕墻形式不同，其中二層主要采用大面積單柱支承的點(diǎn)支式駁接玻璃幕墻，該形式幕墻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、視覺(jué)效果好，施工方便，通常適用在層間較低的層間幕墻或上下都具備穩(wěn)固支承體系的幕墻。而一層到達(dá)層則使用了帶玻璃肋的全玻璃幕墻，玻璃肋通過(guò)結(jié)構(gòu)密封膠和外側(cè)玻璃形成了一個(gè)完整的受力體系，這種形式的幕墻可有效提高室內(nèi)亮度，以此來(lái)保證建筑的美觀。

相關(guān)設(shè)計(jì)人員在對(duì)太陽(yáng)方位、天氣變化等情況進(jìn)行綜合考慮后，決定采用SV30隔熱膜安裝在T2航站樓四周的玻璃幕墻，這一措施實(shí)施后，在夏季，該航站樓溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的用電量節(jié)約了21.2萬(wàn)kW/h，若用0.85元千瓦時(shí)進(jìn)行計(jì)算的話(huà)，每年可節(jié)約空調(diào)費(fèi)用約18萬(wàn)元。

4.3.2T3航站樓玻璃幕墻分析

T3航站樓的出發(fā)層和到達(dá)層都采用了明框式玻璃幕墻，將玻璃板用鋁框進(jìn)行鑲嵌，保證其成為一個(gè)四周都有鋁框的幕墻元件，并將其固定在二層到達(dá)層的鋼桁架上，而鋼桁架的支撐主要來(lái)源于整個(gè)建筑主體，使得幕墻和鋼桁架完全融為一體，不僅有效解決了整體受力問(wèn)題，還提升了建筑整體的美感。

T3航站樓主要采用了中空LOW-E雙鋼化玻璃，在相關(guān)計(jì)算后得出該中空玻璃的傳熱系數(shù)為2.2W/m2·k，而單層玻璃傳熱系數(shù)為5.7W/m2·k，可見(jiàn)中空玻璃的傳熱系數(shù)遠(yuǎn)小于單層玻璃的傳熱系數(shù)，節(jié)能率高達(dá)61.2%，另外，在遮陽(yáng)方案的制定上，T3航站樓還在除東側(cè)以外的其它三側(cè)采用了彩釉中空LOW-E雙鋼化玻璃，可有效節(jié)約工程成本，減少工程施工量，方便后期維護(hù)，能夠有效降低光透射率，從而滿(mǎn)足特殊要求。T3航站樓所采用的部分幕墻構(gòu)造如圖1所示。

圖1　T3航站樓玻璃幕墻大樣

4.4總結(jié)

T2航站樓在增貼隔熱膜后，明顯提高了幕墻的隔熱能力，T3航站樓在采用中空LOW-E雙鋼化玻璃后，大大降低了熱能的透射率，但仍需提高建筑的遮陽(yáng)能力，降低空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷。

5　結(jié)語(yǔ)

對(duì)建筑工程玻璃幕墻進(jìn)行綠色節(jié)能設(shè)計(jì)，是工程建設(shè)的關(guān)鍵性要求，在對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合其所具有的特點(diǎn)，對(duì)以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，確定設(shè)計(jì)要點(diǎn)，做好結(jié)構(gòu)方式、玻璃材料的選擇，并積極應(yīng)用各項(xiàng)新型技術(shù)，爭(zhēng)取不斷提高幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)效果。

［1］陳 波.建筑用玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)的探討［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015（13）：78.

［2］閆 平.現(xiàn)階段玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)與施工要點(diǎn)研究［J］.建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2016（1）：45.

［3］項(xiàng)寶力，張 瑩.節(jié)能型建筑玻璃幕墻施工工藝研究［J］.科技展望，2015（1）：25.

TU228

A

2095-2066（2016）26-0155-02

2016-8-23

陳善渺（1979-），男，工程師，本科，主要從事幕墻設(shè)計(jì)與施工方面工作。