徐輝

摘要：建筑節(jié)能是國(guó)家能源節(jié)約的重要手段之一。據(jù)資料顯示，我國(guó)社會(huì)總能耗的30%以上為建筑能耗。在建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)總能耗中，建筑玻璃幕墻的能耗約占其能耗的49%左右，通過玻璃幕墻損失的能量是其中的主要部分。因此，在工程設(shè)計(jì)中注重和加強(qiáng)建筑物玻璃幕墻構(gòu)造形式的深化設(shè)計(jì)，是改善建筑物熱工性能，提高建筑節(jié)能的重要途徑，而改善建筑玻璃幕墻的節(jié)能性能又是其中的重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì);選擇;幕墻玻璃

1幕墻節(jié)能環(huán)保概念的提出

早在2009年，國(guó)務(wù)院首次提出發(fā)展“戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”時(shí)，節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)就作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，納入政府視野。在2010年國(guó)務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》中，節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為七個(gè)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之首，被視為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的新引擎?！笆濉逼陂g，國(guó)務(wù)院連續(xù)發(fā)布了《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等多個(gè)文件，推動(dòng)節(jié)能產(chǎn)業(yè)加快發(fā)展?！笆濉睍r(shí)期，《“十三五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)布，進(jìn)一步向全社會(huì)闡明了國(guó)家加快推動(dòng)節(jié)能環(huán)保的戰(zhàn)略意圖。為響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召，幕墻行業(yè)提出了節(jié)能環(huán)保的新概念。

2玻璃幕墻的熱工性能和節(jié)能設(shè)計(jì)要求

2.1注重門窗的遮擋

對(duì)于炎熱的夏季，玻璃幕墻的隔熱遮擋應(yīng)引起高度重視。設(shè)計(jì)過程中要特別重視建筑物東、西側(cè)開窗的隔熱遮擋設(shè)計(jì)，以最大程度的減少夏季透過窗戶直接進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱對(duì)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷的損耗。因此，除了考慮玻璃幕墻自身的保溫隔熱性能（即傳熱系數(shù)?。┩?，設(shè)計(jì)中還應(yīng)充分考慮玻璃幕墻的隔熱遮陽(yáng)問題，最大限度的減少通過窗戶（或玻璃幕墻）直接進(jìn)入室內(nèi)的太陽(yáng)輻射熱。玻璃幕墻有隔熱遮擋時(shí)，可以減少通過窗戶射入的太陽(yáng)輻射熱能，從而最大限度的減少傳至室內(nèi)的熱能量以降低室內(nèi)溫度。遮擋物相對(duì)于玻璃的位置將決定減緩熱能的程度。設(shè)計(jì)在室內(nèi)還是設(shè)計(jì)在室外效果明顯不同，就節(jié)能而言，窗戶的外部遮陽(yáng)是效率最高的一種遮陽(yáng)措施。東向和西向外窗的太陽(yáng)輻射負(fù)荷，對(duì)夏季空調(diào)能耗影響很大，要特別重視對(duì)東、西向外窗的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)。有條件時(shí)可選擇電動(dòng)可調(diào)節(jié)的遮陽(yáng)設(shè)施，使之隨太陽(yáng)角度變換而自動(dòng)調(diào)節(jié)。如果設(shè)計(jì)為固定式遮陽(yáng)，要考慮其幾何外形、朝向及每日、每年與太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)軌跡之間的關(guān)系，在遮陽(yáng)的細(xì)部設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于上述各項(xiàng)因素進(jìn)行全面考慮。有資料顯示，采取室外安裝遮陽(yáng)系統(tǒng)可使室內(nèi)溫度降低8-10度，節(jié)省30%-40%的空調(diào)能耗，北京某建筑安裝了遮陽(yáng)簾后，空調(diào)能耗降低了約30%左右。從中可以看到建筑遮陽(yáng)作為建筑節(jié)能的一種途徑，有著巨大的實(shí)用潛力。

2.2細(xì)部設(shè)計(jì)要求

為提高建筑節(jié)能，特別要注重玻璃幕墻細(xì)部構(gòu)造的設(shè)計(jì)。在外保溫體系中，出挑構(gòu)件和門窗框外側(cè)四周與墻體之間的部位易形成“熱橋”，此處熱損失相當(dāng)可觀，在門窗框與外墻保溫層的交接處的設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將附墻挑件減少到最小程度，以減少“熱橋”面積。外窗盡可能與外墻面平，減少窗框（或玻璃幕墻框）四周的“熱橋”面積。玻璃幕墻的熱橋部位應(yīng)進(jìn)行保溫驗(yàn)算并做好保溫處理。在實(shí)際工程質(zhì)量驗(yàn)收過程中發(fā)現(xiàn)，這部分是最易被忽視的地方，也是保溫質(zhì)量最無保障的地方。從設(shè)計(jì)上分析，主要是窗框與墻體的間隔太大，填充的保溫材料不易填實(shí)，從而形成“熱橋“。外門窗框或副框與洞口之間的間隙應(yīng)設(shè)計(jì)為彈性閉孔材料填充。此外，對(duì)推拉門窗的密封性能和構(gòu)造形式也要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2.3控制窗墻面積比

窗墻面積比是指窗洞口面積與所在房間立面單元面積的比值，是建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。各類門窗特別是鋁合金門窗的傳熱性較之墻體的熱阻要小得多。鋁合金單玻門窗的傳熱系數(shù)K值為6w/（m2·K）左右，約為24cm厚磚墻的3倍。因此，建筑中玻璃幕墻面積的大小及其保溫隔熱性能的優(yōu)劣，對(duì)建筑的采暖和空調(diào)能耗都有很大的影響。研究表明，窗、墻比為50%的房間與30%的房間相比，空調(diào)運(yùn)行負(fù)荷要增加17%～25%。大面積窗特別是東、西向大面積玻璃窗對(duì)建筑節(jié)能極為不利。

3選擇幕墻玻璃的基本思路

3.1需要考慮建筑所在地理位置的緯度情況

眾所周知，緯度越高太陽(yáng)高度角越小;緯度越低，太陽(yáng)高度角越大。太陽(yáng)高度角越大，太陽(yáng)能直接進(jìn)人室內(nèi)環(huán)境的比例就小，建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)水平遮陽(yáng)措施作用明顯但幕墻玻璃上半部分物理遮陽(yáng)措施所起到的作用就小;太陽(yáng)高度角小，太陽(yáng)能直接進(jìn)人室內(nèi)環(huán)境的總量就大，建筑設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)水平遮陽(yáng)措施作用微小但幕墻玻璃上半部分物理遮陽(yáng)措施所起到的作用就大。同時(shí)，緯度越高，夏季日照時(shí)間越長(zhǎng);緯度越低，夏季日照時(shí)間越短，反之亦然。這些由于地理位置變化導(dǎo)致太陽(yáng)能對(duì)建筑的影響，在設(shè)計(jì)玻璃幕墻時(shí)，選擇合適幕墻玻璃，對(duì)建筑節(jié)能又是一種非常有效的措施。例如高緯度地區(qū)，多為寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)，日照資源豐富，在這些區(qū)域，選擇幕墻玻璃時(shí)，每層可視部分的玻璃上部采用彩釉或其他遮掩措施，建筑幕墻結(jié)構(gòu)采用水平遮陽(yáng)材料，既能夠有效遮擋夏季強(qiáng)烈的陽(yáng)光，又能夠確保冬季足夠的太陽(yáng)光能進(jìn)入室內(nèi)，且設(shè)計(jì)合理時(shí)，還賦予建筑裝飾美學(xué)效果。而對(duì)于低緯度地區(qū)或陽(yáng)光資源不足區(qū)域，這些措施意義就不大了，有時(shí)還適得其反。而劃分緯度高低的界限，建議以37°為界。

3.2考慮建筑朝向和設(shè)計(jì)參數(shù)

首要原則是建筑窗墻比和幕墻玻璃的可見光透過率，國(guó)家的建筑節(jié)能規(guī)范規(guī)定了窗墻比和SHGC的關(guān)系，這些是基本要求。其次應(yīng)該增加可見光透過率相關(guān)規(guī)定，不應(yīng)直接忽略可見光的能量對(duì)建筑節(jié)能的影響，因此，應(yīng)該以氣候區(qū)域劃分的為依據(jù)，增加對(duì)可見光透過率的規(guī)定。例如寒冷地區(qū)，窗墻比低于0.4的，可見光透過率就必須高于0.6;而夏熱冬冷地區(qū)必須髙于0.55;溫暖地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)則必須髙于0.50。這樣既保證一定的自然采光，避免室內(nèi)照明的能耗，又阻止因?yàn)榇罅靠梢姽膺M(jìn)人室內(nèi)導(dǎo)致的額外能耗。而針對(duì)建筑朝向，建筑師和建筑節(jié)能設(shè)計(jì)師需要明確一點(diǎn)，建筑幕墻玻璃的反射顏色色系基本一致的情況下，可見光透過率和可見光反射率相差0.05不會(huì)導(dǎo)致明顯的視覺上的差異。因此可以在玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)上，選擇在不同朝向上使用一個(gè)色系，對(duì)玻璃的可見光透過率和反射率不同的玻璃，既顯示建筑的個(gè)性，又對(duì)建筑整體節(jié)能做貢獻(xiàn)。原則是：北向的可見光透過率最高、反射率最高;東向可見光透過率比北向略低，反射率也略低;以此類推是南向和西向。調(diào)整的幅度不超過0.05，若希望各朝向明顯有差異則另當(dāng)別論，從節(jié)能角度調(diào)節(jié)的方向順序應(yīng)保持不變，這是考慮了太陽(yáng)的亮度和高度角后給出的建議。

結(jié)束語(yǔ)

隨著建筑設(shè)計(jì)和建材制造技術(shù)的不斷發(fā)展，無論是公建還是住宅，大面積使用玻璃作為外圍護(hù)材料，已成為一種趨勢(shì)。這是由于玻璃生產(chǎn)加工技術(shù)的發(fā)展，逐步解決了玻璃這種材料的安全性、耐候穩(wěn)定性、節(jié)能性和保護(hù)隱私性等問題，又賦予建筑獨(dú)特的外觀效果，減輕了建筑自重，具備更強(qiáng)的抗震穩(wěn)定性，并且能更好地獲得自然光，引景入室、融建筑入環(huán)境、開放室內(nèi)封閑空間，改善建筑的使用居住功能。然而，建筑幕墻玻璃這種經(jīng)過特殊加工的光學(xué)建筑材料，卻也成為建筑設(shè)計(jì)師和幕墻工程師們非常困惑并難于把控的一種建筑材料，為建筑師和幕墻工程師能夠容易做出選擇，從節(jié)能角度，針對(duì)玻璃幕墻設(shè)計(jì)中如何選擇幕墻玻璃提供一些意見和建議。

參考文獻(xiàn)

[1]趙萬(wàn)輝.節(jié)能技術(shù)在建筑幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].居舍，2018（02）：8.

[2]馬嵐.鋁板-玻璃幕墻外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)的探究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2017（32）：111-112.

[3]韓拴拴.新型綠色環(huán)保節(jié)能幕墻應(yīng)用技術(shù)研究[J].建材與裝飾，2017（39）：2-3.

[4]王贏權(quán).建筑幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)分析[J].門窗，2017（07）：13+15.

（作者單位：沈陽(yáng)遠(yuǎn)大鋁業(yè)工程有限公司）