浅谈建筑幕墙节能

陶金山

[摘要]玻璃幕墙因其外观简洁、通透、富有现代感，在现代高层建筑中应用非常广泛。本文作者根据自己多年的工作经验结合我国建筑节能设计中建筑幕墙的现状，就玻璃幕墙的节能设计在建筑工程中的应用提出了自己的一些建议和看法，仅供参考。

[关键词]建筑节能；玻璃幕墙；节能设计；节能技术

1、前言

幕墙是一种悬挂在建筑物结构框架上的外围护构件，它的自重和所受风荷载通过锚接点传至建筑物结构框架上。幕墙构件之间的接缝和连接用现代建筑技术手法处理，使幕墙形成连续的墙面。玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、混凝土的使用量，对于减少高耗能建材的使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助；但普通玻璃幕墙作为建筑外围护结构.其保温、隔热性能均远不及传统墙体，其热损失是传统墙体的5-6倍。幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40%左右，因此，幕墙节能在我国公共建筑设计节能中占有极其重要的地位。

2、层玻璃幕墙的节能技术

透明幕墙.顾名思义即采用玻璃或其它透明材料的幕墙。主要包括传统单层的玻璃幕墙和目前在国内外应用了20余年的双层玻璃幕墙。玻璃幕墙要同时满足冬季保温和夏季防热、隔热的要求。目前，对其节能的研究主要集中在传热过程的研究、传热过程与建筑运行模式结合的研究以及全生命周期分析等3个方面。传统玻璃幕墙是由普通玻璃形成的单层玻璃幕墙。普通玻璃对可见光和长波辐射的反射有限。在夏热冬冷地区，由于玻璃的通透性，夏日阳光直射到室内，产生温室效应，造成室内过热，增加空调能耗。为了解决这样的问题，通常的做法是：减少玻璃幕墙的使用面积、建筑方位的调整、采用不同形式的遮阳、选择合理的玻璃幕墙材料及安装时增强其密封性等。

2.1减少玻璃幕墙的使用面积

玻璃幕墙使用面积的减少，在夏日可降低热透射量，使室内温度不至于过高，降低空调的能耗；冬季则可减少热交换量，从而降低由于玻璃的保温性能差而造成的热损失。但是，目前在幕墙的设计使用中，为了追求立面上的效果，减少幕墙的使用面积并不是—个好的选择。

2.2玻璃幕墙建筑方位的节能设计

建筑方位的设计也是建筑外墙节能设计的要素之一。建筑的朝向应该考虑日照、采光、通风、遮阳等要求。大面积的玻璃幕墙应避免东照西晒，建筑的长向应朝南北向配置。坐北朝南的朝向是我国许多地区的合理朝向，但朝向的选择是因地域气候、周围环境、建筑需求而改变的，不可—概而论。在城市房屋建筑设计中，建筑方位的选择往往由于城市布局规划等原因不能按最佳朝向，但可以通过调整建筑布局来获得相对合理的方位。

2.3选择合理的玻璃幕墙材料

由于玻璃表面换热性强、热透射率高，产生的室内温度过高，除了减少玻璃幕墙的使用面积和调整幕墙建筑方位的设计外，还可以选择合理的玻璃幕墙材料。太阳辐射的特点是：可见光波长短（380～780hm），热量小、红外线波长（>780nm），热量大。所以玻璃材料应尽量让波长短的可见光透射而让波长长的红外线辐射热反射出去，这样在减少夏季空调负荷的同时又不至于降低采光效率。如采用Low-E玻璃、热反射玻璃、中空玻璃等节能玻璃以减少太阳光透过玻璃的直接辐射。其中，Low-E玻璃，可直接反射远红外热辐射（反射率可达80%～95%），阻挡玻璃吸热升温后以辐射形式从膜面向外散热，同时，可获得最高80%以上的可见光透过率，同普通玻璃差不多。另外，还可以采用铝塑复合材料、断桥隔热型材等高热阻材料，其隔热保温原理也比较简单，可使玻璃幕墙结构的传热系数大大降低。

2.4玻璃幕墙的遮阳节能技术

玻璃幕墙可以通过选择合理的玻璃材质来影响太阳光的辐射，但是，装设遮阳板、遮阳百页等外遮阳措施远比改变玻璃材质的效果好。在玻璃幕墙上设置遮阳系统，可以最大限度减少阳光的直接照射，从而避免室内过热，是炎热地区建筑防热的主要措施之一。遮阳措施具有防止太阳辐射、避免产生眩光、改善室内环境气候等功能，同时也对室内的采光、通风带来不同层次的影响。但是，如果在玻璃幕墙外做遮阳，则改变了设计的初衷，使建筑失去了光洁的立面效果，而且室外的遮阳构件长期风吹雨打也容易损坏，保养和维护十分困难，因此，大多数传统的玻璃幕墙不得不采用室内遮阳。目前室内遮阳使用最普遍的就是窗帘，而遮阳效果的好坏就取决于窗帘朝阳面材料的性质。对于—股的布料而言，热量的吸收反而使室内温度上升.从而增加了夏季空调的能耗，因此，采用新型、节能的材料就显得尤为重要。新型的纳米材料不仅对紫外线辐射具有很强的反射作用，而且还有特殊的选择和吸收功能，可将紫外线能量转换成热能或其他形式予以释放或消耗。

3、双层玻璃幕墙的节能技术

双层玻璃幕墙是由内、外两层玻璃幕墙组成，两层幕墙中间形成—个通道，同时茌外层幕墙设置进风口和出风口。为了使立面通透、視野开阔，内层幕墙—般可采用悬窗结构形式。还有—种方法是设置通风器，通风器可安装在幕墙的顶部，使其控制方便，通风换气更自然、柔和，使人感到更加舒适。与传统玻璃幕墙相比，双层玻璃幕墙独特的夹层设计，不仅在提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能，更重要的是，为遮阳构件提供一个牺身之地，使之既能有效遮阳，叉不破坏建筑外观效果。

（1）双层玻璃幕墙的节能原理。

（2）在双层玻璃幕墙间填充不同的气体。

（3）通过强化通风降温降低能耗。

4、设置热缓冲区

热缓冲区就是在玻璃幕墙和室内之间设置—个空间，例如通常采用的外包阳台或平台。这样的设置，其节能原理与双层玻璃幕墙类似，不过由于其空间较大，处理好通风的问题，就可以将热量有效的分流，起到了一定的降温作用，从而减少室内空调的能耗。由于该空间类似于温室，可以适当种植花草，成为—个绿色休憩场所。

5、幕墙利用太阳能节能

由于能源紧缺，主动式太阳能建筑节能设计是建筑利用太阳能节能的趋势所在，而作为建筑立面的幕墙，茌太阳能利用方面有着天然的优势。目前，随着科技的进步和新型玻璃材料的产生，为建筑利用太阳能开辟了—条新路。现在国外开始采用一种光电幕墙发电，该幕墙是在玻璃中间设置复合光电池板块，然后在装配时将其连接在—起，从而形成—套发电系统。这套发电系统再通过一足的储存设备将电电能转化为可以直接使用的电源。茌烈日炎炎的夏天，利用太阳能产生的电源就可以在局部范围内满足照明用电等需求。

结语：

玻璃幕墙的节能效果与幕墙设计有密切关系，传统单层玻璃幕墙可以采用减少玻璃幕墙的使用面积、建筑方位的调整、采用不同形式的遮阳、选择合理的玻璃幕墙材料及安装时增强其密封眭等方法来减少能耗。双层玻璃幕墙，其主要的节能措施是改变两层玻璃幕墙间空气的导热性能以及加强其流通。热缓冲区的设置不仅有利于减少室内空调的能耗，而且可以成为—个绿色的休憩场所。主动式太阳能节能是建筑幕墙节能设计趋势所在.其中光电幕墙就是利用太阳能发电综合节能良好范例。