初探节能玻璃幕墙

张 谦

摘要现今,能源匮乏、环境恶化问题日益突出,人们逐步意识到节约能源和环境保护的重要性。玻璃幕墙在现代建筑中应用越发广泛,但玻璃幕墙的热工性能较差,建筑艺术与能源节约形成矛盾。本论文从几个方面入手,总结出玻璃幕墙节能设计的设计要素。

关键词玻璃幕墙绿色节能

中图分类号:TU5文献标识码:A

随着资源的过度开发和自然环境的破坏,人们逐步意识到保护生态环境和节约资源的重要性。我国作为发展中国家,能源匮乏、利用技术落后以及高污染的问题日益突出,节能建筑日益受到重视。玻璃幕墙是现代建筑较多采用的外围护结构,应用范围越来越广,但由于玻璃材质本身独特的物理性能,玻璃幕墙的热传导、热交换最为活跃,是整个外围护结构中热工性能最差的部位。因玻璃幕墙损失的热能可占建筑总能耗的40%,因此玻璃幕墙的设计不仅要满足建筑美学和建筑功能的要求,而且要更多地考虑热工设计。

建筑师在设计过程中,应充分考虑到玻璃幕墙的节能设计要素,实现建筑设计与节能设计,立面表现和物理性能的协调统一。设计师应从以下几个方面入手,进行玻璃幕墙的节能设计:

1 玻璃材料

作为玻璃幕墙的主要材料,玻璃的热工性能决定了玻璃幕墙整体的热工性能。幕墙玻璃不但要满足采光和传热系数的要求,还需要满足遮阳系数的要求。传热系数越小,遮阳系数越小,阳光热辐射透过率越低,保温隔热效果越好。普通玻璃热工性能不佳,Low-E玻璃热工性能有了很大的改善,它在夏季能够反射室外的热辐射,降低室内空调热耗,冬天能够将室内的热辐射反射回室内,降低室内能源损耗。光致变色玻璃可以根据阳光的强度来调节透光率,强光时玻璃颜色变深,从而降低透光率,减小了热辐射。加入了惰性气体的中空玻璃也是目前应用较广的幕墙玻璃,它有较好的阻热性能。

2 型材

在普通玻璃幕墙中,铝合金框架是玻璃幕墙的热桥,它的导热能力是玻璃的上百倍。冷桥是一种独特的热桥,未经断热处理的结构或构件将热量导走的速度比周围的区域都快,因此它的温度较低,这种类型的热桥,俗称为“冷桥”。在冬季未经断热处理的铝型材就是冷桥,室内水蒸气在冷桥的同侧表面形成冷凝水,冷凝水的存在会增加构造处理的难度及在幕墙周边的室内装饰面提供发霉的条件。型材的选择方面,因隐框、点式玻璃幕墙的框架隐藏于玻璃之后,所有金属型材对整个隐框、点式玻璃幕墙的传热系数影响较小;如果选择明框玻璃幕墙,金属框架型材应当选择断热型材。断热型材是在内外两种高导热性的金属框料之间设置低导热性的隔离物,从而形成有效地断热面,减少框体热量散失。断热型材除具有较好的热工性能外,还具有较好的隔声、防风、水密性能。

3 遮阳技术

采用遮阳技术是直接降低玻璃幕墙遮阳系数的最为直接的方式之一。幕墙遮阳的目的是阻断直射阳光透过玻璃进入室内,降低热辐射,并能防止眩光,幕墙中的遮阳技术应该是最有效,最易推广应用的节能技术。根据遮阳体系设置的位置,可以分为外置遮阳系统、双层玻璃幕墙间层遮阳系统、内置遮阳系统三种。其中根据构造方式又可分为“活动式遮阳”及“固定式遮阳”。就遮阳形式来分,一般分为四种 :水平遮阳、垂直遮阳、综合式遮阳和挡板式。在进行遮阳板的设计时应作以下考虑: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;遮阳板的安装位置方面,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。为了克服着个缺点,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;材料与颜色方面,由于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。

4 构造技术

通风式幕墙构造技术与传统单层幕墙相比,它的特点是两层幕墙之间有一个通风换气层,由于换气层中空气的流动,使内层幕墙的温度接近室内温度。

敞开式外循环体系通风式幕墙(见图1):适宜夏季高温时间长的地区,外层采用单层玻璃和非断热型材,内层采用中空玻璃和断热型材。夏季,打开换气层的进排风口,光照下,高温空气上浮,带走热量,降低内层玻璃表面的温度;冬季,关闭换气层的进排风口,光照下,换气层空气温度升高,形成一个温室,提高内层玻璃表面的温度。

封闭式内循环体系通风式幕墙(见图2):(下转第139页)(上接第136页)适宜冬季低温时间长的地区,外层用中空玻璃和断热型材,内层用单层玻璃和非断热型材。冬季,中空玻璃有效地阻止室外低温空气的渗入,打开换气层的进排风口,光照下,高温空气自然上浮,向内循环流动,有效节约能源;夏季,关闭换气层的进排风口,阻止热气向内渗透。

结语:建筑节能是人类社会目前经济发展所面临的共同课题。伴随着人类社会的发展,建筑设计理念的不断提升,现代建筑在资源利用、能源节约、环境保护等方面提出了新的要求。玻璃幕墙的选择已经成为设计的一大趋势,建筑节能的效果与幕墙设计有密切关系。在玻璃幕墙设计过程中,根据实际情况,合理选择设计方案,使幕墙的节能效果得到最大的提升。