玻璃幕墙节能措施探讨
2019-12-12 09:36:43
玻璃幕墙因其漂亮的外观、卓越的透光性在我国建筑领域应用较为广泛。玻璃幕墙是由支承结构体系与玻璃做成、相对建筑的主体结构有一定的位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围结构或装饰机构，节能玻璃家族有着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、普通中空玻璃和Low-E玻璃等。但是玻璃幕墙再给我们的生活带来良好的采光的同时，却出现了很多节能方面的问题。本文主要对隔热及遮阳方面的节能设计进行探讨。
1、玻璃幕墙节能措施
1.1 材料选择时尽可能采用Low-E镀镆玻璃
中空Low-E玻璃则可以满足更严格的节能要求，其次采用隔热型材，因为金属传热比其他材质快，所以采用传热慢的高强度非金属材料作为隔热条，把室内和室外两边的铝材热桥断开。在间墙与层间，采用保温隔热材料填充幕墙与建筑主体之间的空隙，可使房间的独立控温得到保证。在节能方面，保温隔热材料扮演者十分重要的角色。玻璃幕墙采用矿棉、岩棉、玻璃棉等来充当保温隔热材料
1.2 专业深化设计
在专业深化设计上，不但要注重满足业主和建筑设计师对幕墙外观和强度方面的要求，也要顾及实际施工方便快捷，保证施工质量，达到节能要求。第一，一般幕墙的设计，先通过强度计算和热工计算，做到不保守，不浪费，合理选用满足规范要求的型材作为骨架。第二，在条件及预算许可的情况下，可建议使用双层幕墙。幕墙外层围护结构可防风雨，内层防人员坠落，两层幕墙分开施工外，基本构造与一般构件式幕墙没什么区别，只是幕墙外层离墙体的空间较大，而且上下设置百叶，室内热空气进入幕墙中腔，上升后经幕墙顶部百叶排到室外，而室外较冷的空气从幕墙底部的百叶进入幕墙中腔，再进入室内，通过热空气对流不断循环，使室内空气保持清新，有自然风冷的效果，从而节约空调用电，达到节能减排的目标。所以双层幕墙又被称为呼吸幕墙。第三，按排风量要求选择百叶。越来越多的办公楼采用分体空调，幕墙上对应空调室外机位置设置排风百叶是最常见的做法，但必须计算百叶排风量，不能只求美观和防水而盲目加密百叶片，以免造成空调机组热交换困难而长期工作，浪费电能。在满足空调排风量的前提下，再用铝塑板做百叶周边的收口，内填隔热绵，这样既可防水排水，也可隔热保温。第四，开启窗的设计应根据房间分布情况而确定，在室外温度和湿度等环境令人更舒适时，可开启窗扇。这样一来可增加室内空气的流动性，通过流动的自然风，可以使人感到更加自然舒适，二来可以不开空调，节约电能。但到了使用空调时候，开启窗的气密性则决定了节能的成败。因此必需计算窗扇型材的强度和刚度，保证其在受风压和自重等荷载时不会出现影响气密性能的变形和破坏，对于窗的密封胶条和配件必须采用弹性好，耐老化的优质的产品，另外加工时必须保证窗框窗扇的平整度。以免窗扇关闭时出现间隙。
2、隔热幕墙的节点设计
隔热幕墙的节能原理是采用中空玻璃和隔热断桥铝型材来实现节能的。隔热断桥铝型材的隔热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型材分隔成两个部分。隔热条“冷桥”选用材料为聚酰胺尼龙66，其导热系数为0.3W/(m2K)，远小于铝合金的导热系数210W/(m2K)，而力学性能指标与铝合金相当。20世纪70年代末，隔热断桥铝型材在国外问世，主要用于高寒地区的铝合金门窗，到20世纪80年代末开始用于高寒地区的有框玻璃幕墙。我国目前在保温隔热性能要求很高的建筑中，也开始把它用于明框隔热玻璃幕墙、隐框隔热玻璃幕墙及点支式隔热玻璃幕墙。
此外，在隔热幕墙中，更重要的是要注意中空玻璃的应用与设计(因为在幕墙中，玻璃所占的面积比铝合金框要大的多)。如果采用10 12A 10中空玻璃，那么其传热系数K达3.0W/(m2K)左右，传热系数比单层玻璃低了近1/2，可以大大地降低能耗，因此，在保温性能要求比较高的情况下，应采用中空玻璃，如果中空玻璃内充入惰性气体，其K值还以可降至1.3W/(m2K)。
铝型材节点设计的总体思路是:在铝合金型材截面不变的情况下，通过改变隔热条和胶条的尺寸，分别装配不同厚度的中空玻璃，从而达到不同的隔热设计要求，以供不同地区、不同类型的建筑、不同要求的业主选择。采用隔热幕墙能起到很好的节能和降噪效果。与普通的单层玻璃相比，节省能耗约25%~50%，降噪约达30db~40db.动态幕墙的节点设计动态幕墙是一种新型的节能幕墙，是幕墙技术的新发展。根据其结构，可以分为“封闭式内循环体系”和自然通风的“敞开式外循环体系”两种类型。前者需要通过电机强制抽风，因而总体节能水平不高;后者通过自然通风，所以节能效果更为明显。自然通风式动态幕墙的构造，其外层由单层玻璃及非绝热杆件组成的敞开结构玻璃幕墙，内层由绝热杆件和中空玻璃组成的推拉门(或推拉窗)幕墙体系。两层幕墙之间的热通道一般装有可自动调控的百叶。在热通道的上下两端装有排风和进风装置。其运行原理可以按照不同的季节说明。夏天:内外两层幕墙中间热通道的温度很高时，可打开热通道上下两端的排气口装置，在热通道内由于热烟囱效应产生自下而上的气流运动，带走了通道内的热量，这样可以降低内侧幕墙的外表面温度，减少空调制冷的负荷，节约能源，降低能耗。通过对通道上下两端排气、进气装置的调控，在通道内形成负压，利用内侧幕墙两边的压差和开启扇，可以随时向室内输入新鲜空气。冬天:通道上下两端的排气口装置关闭，内外两层玻璃幕墙间的热通道由于阳光的照射，温度升高，像一个温室，这样等于提高了内侧幕墙外表面的温度，减少了建筑物采暖的运行费用。春、秋两季温度适中之时，不存在采暖和制冷，可以打开推拉门和室外自然气温交流而达到平衡。
3、遮阳幕墙构造设计
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。永久性的就是在玻璃幕墙内外设置各种形式的遮阳板和遮阳帘，临时性的就是在玻璃的内外设置轻便的布帘，竹帘，软百页，帆布蓬等。在永久性的遮阳设施中，按其构件能否活动，有可分为固定式或活动式两种。活动式的遮阳可视一年中季节的变换，一天的时间变化和天空的阴晴情况，任意调节遮阳板的角度;在寒冷的季节，可以避免遮挡阳光，争取日照。
3.1 遮阳板面的组合与构造
在满足阻挡直线阳光的前提下，可以有不同板面组合的形式，应该选择对通风，采光，视野，构造和立面处理等要求更为有利的形式。为了使于热空气的散逸，并减少对通风，采光的影响，常将板面做成百页的或部分做成百页的，或中间层做成百页的。遮阳板可用铝板，轻金属或混泥土制做。
3.2 遮阳板的安装位置
遮阳板安装的位置对防热和通风的影响很大。例如将板面紧靠墙面布置时，受热表面加热而上升的热空气将受室外风压作用导入室内。这种情况对综合式遮阳更为严重，为了克服这个缺点，板面应该离开玻璃墙面一定的距离安装，以使大部分热空气沿着墙面排走，且应使遮阳板尽可能减少挡风，最好还能兼起导风入室作用。
3.3 材料与颜色
为了减轻自重，遮阳构件以采用轻质量为宜。遮阳构件经常暴露在室外，受日晒雨淋，容易损坏，因此要材料坚固耐久。如果遮阳室活动式的，又要求轻便灵活，以便调节或拆除。材料的外表面对太阳辐射热的吸收系数要小，设计时可根据上述的要求并结合实际情况来选择适宜的遮阳材料。遮阳的构件的颜色对隔热效果也有影响。以安装在玻璃幕墙内侧的百叶帘为例，暗色、中间色和白色的遮阳系数分别为:86%、74%和62%.白色的比暗色的要减少24%.为了加强表面的反射，减少吸收，遮阳帘朝向阳光的一面，应为浅色发亮的颜色，而在背阳光的一面，应为较暗的无光泽颜色，以免引起眩光。
3.4 外遮阳和内遮阳
一般来讲，室外南向仰角45°的水平遮阳板，可轻易遮去68%的太阳辐射热。装在窗口内侧的布帘，软百页等遮阳设施，其所吸收的太阳辐射热，大部分散发给室内空气。装在外侧的遮阳板，吸收的辐射热，大部分散发给室外的空气，从而减轻了对室内温度的影响。因此采用外遮阳(遮阳板)是最好的建筑节能之道。
就目前而言，我国的建筑节能工作已成当务之急，随着科技的进步，建筑节能有着极大的发展空间。而新型材料的出现，让玻璃幕墙的节能设计更具有科学性、实用性、美观性，从而给我们工作、生活带来舒适的环境空间。