探究建筑幕墙设计与节能

郭占烁

【摘 要】 目前我国建设高潮持续不断，随着国家对节能减排的重视，合理资源利用、节约能源、绿色环保已成为建筑业发展的主流。而建筑幕墙的能耗约占建筑营运能耗的一半左右，由此可见，建筑幕墙的节能设计对整个建筑节能的成效至关重要。

【关键词】 建筑幕墙；节能；设计

一、建筑幕墙节能的重要性

在建筑幕墙中采用节能环保技术，一方面能够提高建筑的舒适性，使其更好地为人们的生活和工作服务。另一方面，能够降低损耗，响应国家节能减排、可持续发展的理念。只有这样，才能促进我国建筑行业的长远发展。

二、建筑幕墙节能设计原则

建筑幕墙的节能是在对建筑周边的自然环境，如光线，温度，风压，气候状况等充分分析和了解的基础上，针对建筑本身的朝向，高度，室内功能等特点， 通过有效地系统技术和产品对室内环境起到适应和调整的过程。这个过程需要综合多种因素考虑，需要处理多种关系，如隔热和得热，采光和遮阳，通风和热交换的关系，气密性，水密性和传热，隔声的关系等等 这个过程不应仅仅依据于单一的状态指标，如传统的传热系数K值就能够说明和解决的。因此，节能幕墙的设计应遵循如下原则：

科学性：需综合，全面权衡各因素，充分考虑其功能，性能等诸多方面，合理选型（幕墙的型式和窗墙面积比），选材和构造。

适用性：结合环境因素与项目的具体情况，参照标准规定与地方要求， 建筑幕墙节能设计需要遵循《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）。根据建筑所处城市的建筑气候分区不同，标准对透明幕墙与非透明幕墙的保温隔热性能和气密性均有很明确的要求。要认真落实国家有关节能政策， 同时要处理好建筑低能耗与高舒适度的关系。

经济性： 建筑幕墙只是建筑围护结构的一部分，只是建筑节能的一个方面，节能的考虑需全盘考虑， 只有达到节能与经济的统一才能体现节能的作用与价值。

三、节能型建筑幕墙的设计要点

1.节能材料的选择

1）节能玻璃。由于玻璃具有良好的光学性能以及热性能，所以可以在建筑工程施工中选择节能玻璃，目前已经得到广泛应用的玻璃类型主要包括中空玻璃、吸热玻璃、低辐射玻璃等。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；寒冷地區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。

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，即非隔热型材，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。

2、对隔热幕墙的节点进行合理设计

隔热幕墙在实现节能目的的过程中，需要采用隔热断桥铝型材和中空玻璃，其中隔热断桥铝型材则主要利用隔热条把一个连续的隔热区域当中所包括的铝合金型材有效的划分成两个部分来实现隔热，与此同时，在对隔热幕墙进行设计的过程中，铝合金框所占的面积相对于玻璃面积要小很多，另外还需要对中空玻璃的具体应用情况进行考虑。而选择规格大小为6mm+9A+6mm、传热系数K为3.27W/（m2·K）的中空玻璃，能够在一定程度上减少能源的消耗，如果设计过程中在中空玻璃内充入一定量的惰性气体，K的值甚至会达到1.3W/（m2·K）。

3、双层幕墙技术。双层幕墙是一种特殊的幕墙系统，与传统建筑幕墙有本质区别，其由外层幕墙，内层幕墙、遮阳系统和通风装置组成，内外层幕墙之间形成空气缓冲区；其设计理念是体现节能、环保，它除了具有传统幕墙的全部功能以外，在防尘、通风、保温隔热、合理采光、隔声降噪、防止结露和安全性六个方面更具显著特点。

4、太阳光变向照明技术

太阳能在生活中随处可见，而且属于可再生能源，它的利用价值十分广阔。如何将无污染的太阳能转化成为可以利用的能源，是科学界的重要课题，同时也是建筑领域关注的问题。应用太阳光的变向照明技术，能够取代传统的遮阳技术，利用幕墙的反射作用将外界的太阳光反射到室内的天花板上，然后再经过天花板的反射将光源传递到生活区或工作区，从而为人们提供照明。采用这种反射技术和直接照射相比，光线更加柔和，分布比较均匀，室内的电视屏幕上不会出现炫光，并且使光线充满室内的各个角落。另外更重要的一点，节省了电能和照明费用。

5、光电幕墙设计

光电幕墙是一种新型的建筑幕墙，它将太阳能光电技术和幕墙技术结合在一起，功能实现了隔音、隔热、发电、装饰的统一。第一，光电幕墙能够利用太阳能进行发电，将太阳能转化为电能供人们日常使用。第二，光电幕墙在集成太阳能发电技术的同时，并不占用更多的空间。第三，改进后的太阳能光电板能够作为幕墙的面板材料使用，因此不会重复投资。伴随着国家对于节能减排的进一步贯彻，建筑幕墙的节能产品将会得到推广，节能技术会广泛应用。

6、对隔热幕墙的节点进行合理设计

隔热幕墙在实现节能目的的过程中，需要采用隔热断桥铝型材和中空玻璃，其中隔热断桥铝型材则主要利用隔热条把一个连续的隔热区域当中所包括的铝合金型材有效的划分成两个部分来实现隔热，与此同时，在对隔热幕墙进行设计的过程中，铝合金框所占的面积相对于玻璃面积要小很多，另外还需要对中空玻璃的具体应用情况进行考虑。而选择规格大小为6mm+9A+6mm、传热系数K为3.27W/（m2·K）的中空玻璃，能够在一定程度上减少能源的消耗，如果设计过程中在中空玻璃内充入一定量的惰性气体，K的值甚至会达到1.3W/（m2·K）。

7、遮阳系统的节能设计

总所周知，合理的设计遮阳系统，能够有效地阻挡太阳光辐射到室内，维护室内舒适的环境，减少室内温度调节设备的消耗。在幕墙工程设计中，技术人员常把遮阳系统的设计融合到幕墙系统中。常见的遮阳方式有垂直遮阳、水平遮阳、综合遮阳、挡板遮阳等形式。应该根据建筑物的地理位置、使用功能来确定遮阳方式。由于普通幕墙是竖向维护结构，从太阳的辐射总量和房间内部的照射面积来看，东西方向的遮阳要求为主。总的来说，做好遮阳工作，选用科学合理的遮阳系统，有助于建筑幕墙的节能设计。

8、节能百叶技术

在传统的百叶遮阳机上的基础上进行改进，就得到了节能百叶技术。众所周知，太阳光直接照射进室内，会对建筑物的冷热负荷造成一定的影响。如果使用遮阳技术对阳光的照射进行控制，就能够保证建筑物的冷热负荷处于正常的范围内。

传统的方法是在室内悬挂百叶，但这种方法已经不能适用于现代建筑，对热量的控制效果很小。如果悬挂在室外，不利于形成正常的循环风道，甚至对建筑物的节能产生负面影响。所以，采用节能百叶技术，对于建筑幕墙的改进是一种可行的方法，能够有效解决百叶的角度调整问题，从而达到最佳的热量利用状态，实现节能目标。

结束语：

综上所述，玻璃幕墙的节能效果与幕墙设计有关密切的关系，通过选择节能材料和设计节能体系，使得整个建筑幕墙能够实现节约资源、降低能耗的目标。作为相关工作人员，开展各种高性能的新型节能、环保、智能化幕墙的研制、开发工作，对于提高人们生活质量，推动社会进步，建筑物逐渐走上可持续发展的良性轨道。

参考文献：

【1】王郁.节能技术在高层住宅建筑幕墙工程中的应用[J].中国建筑金属结构，2013（22）

【2】薛鹏.节能技术在建筑幕墙设计中的应用[J].才智，2012（15）

【3】李清顺.节能型建筑幕墙设计及其未来发展趋势的研究[J].科技创新与应用.2013（03）