浅析公共建筑外窗幕墙的节能设计

2018-02-07朱立杰

智能城市 2018年22期

朱立杰

中国中元国际工程有限公司，北京 100089

随着社会的不断发展和人们生活水平的不断提高，人们的需求层次已经慢慢转变为绿色环保和生态高效。在当今能源日益紧张并且国家大力倡导环保的背景下，建筑设计作为社会活动的重要组成部分，其公共建筑的节能设计可以大大加快建设节约型社会的历史进程。实践表明，公共建筑的外窗及透明玻璃幕墙是外围护结构中热量活动及损失较为严重的部位之一，所以针对公共建筑的门窗，其玻璃幕墙的节能化改造是提升建筑整体节能水平的有效方法之一。近些年来，随着社会经济的飞速发展，公共建筑的建设也进入到了黄金时代，尤其是大型的高层建筑、综合体及地标等公共建筑。由于公共建筑的功能及结构各不相同且复杂性较高，所以针对建筑物的结构特点来加强公共建筑的外窗幕墙节能施工成为了学者们研究的重要方向之一。

1 建筑幕墙节能设计的基本原则

针对公共建筑幕墙的节能化设计，首先，应严格遵守当地相关法律法规以及行业的技术标准和规范守则，其次，应该对施工地点周围的状况进行充分的调研，充分考虑本建筑的布局及位置。从招标文件中外窗幕墙的功能要求出发，从结构设计、材料选择等方面着手，在满足使用需求的前提下设计合理的节能方案，在设计中要保证外窗幕墙的隔热效果、隔音效果及气密效果和抗风能力。

1.1 公共建筑窗墙比的节能设计

由于日光从公共建筑外窗进入室内，所以其对取暖效果和照明效果有着重大的意义。公共建筑的外窗设计是否专业合理，将直接影响着空气流动性及照明和取暖效果。此外，公共建筑的服务对象是大众，所以在玻璃的透光和保温效果相对于其他建筑更加优良，以保证室外和室内的热量不会发生交换。在针对公共建筑外窗幕墙的实际设计中，首先，要测量建筑的日常风向，通过软件来模拟风的实际情况；然后，根据测量及模拟数据来制定窗户尺寸大小，并根据建筑实际情况来进一步调整窗户大小以保证采光良好；最后，计算出公共建筑窗墙比并对其设计结果进行校对，以便保证公共建筑外窗幕墙节能设计达到最优。

1.2 公共建筑外窗气密性的节能设计

门窗在公共建筑中的主要功能是通风换气，在一些温度较低的地区，室内室外的昼夜温差较大，所以在室外强风的情况下容易出现较大的压力差，导致外窗气密性下降，使空气从外部进入到建筑内部，引起室内温度产生波动。而在温度较高地区，居民们一般使用空调来降温，造成空气不断循环流动，在此过程中，热风会从门窗缝隙中进入到室内，使室内温度升高，从而加大空调耗电量。所以在公共建筑外装幕墙的节能设计当中，要根据不同地区实际情况来设计，确保外窗气密性良好。

目前针对公共建筑外窗气密性节能建设，主要有以下2个方法，第一个是选择气密性良好的材料，另一个是采用合适的窗型进行节能设计。一般情况下外窗幕墙设计可以选用推拉窗、固定窗、及平开窗，设计人员可根据实际情况选择适合环境的类型。其中，推拉窗的工作方式为来回滑动，所以很可能产生较大的气流空间，使空气形成明显的环流状态，进而导致室内温度降低；平开窗结构类型是窗扇和窗框之间运用封条密闭，封条一般采用橡胶制作，所以在关闭窗户的前提下，室内外气流很难发生环流，但并不表示窗户完全密闭，在窗子与墙体相连的位置，气流可以通过两者之间的缝隙进入室内；固定式外窗是直接被镶嵌在门框中，窗框镶嵌在墙体当中，玻璃与窗框之间均使用密封胶进行密封处理。所以，室内外空气很难发生流动，从而达到较好的气密效果，大大节省了热能及电能。

在密封材料选择方面，双层玻璃四周可以使用密封胶来进行密封处理，密封胶可以起到很好的保温及隔音效果。此外，也可以使用聚氨酯发泡体对门窗的边缘进行填充处理，也可大大提高公共建筑外装幕墙保温性能。由于硅化处理后的密封毛条外观变的非常平整，可以大大提高外窗的抗冻性及隔音性等，所以也可以使用硅化处理后的密封毛条来对窗扇和窗框进行密封处理。

1.3 公共建筑外窗和幕墙保温隔热的节能设计

为不断提高外窗幕墙整体保温效果，在公共建筑外窗幕墙节能设计中需要不断提高围护结构保温性能，一般情况下针对供建筑外窗和幕墙保温隔热节能设计，主要使用以下3种方法。

1.3.1 使用新型环保节能外窗

目前绝大多数公共建筑使用的都是传统的外窗，而新型外装中使用最多的是动态式外窗，主要是通过外墙窗户预留洞口来安装双层窗户，在实际安装时，可以将内外层窗户的距离保持在10mm左右，使之达到保温隔热隔音效果。如温度较高，可以使用保温窗帘，反之则使用隔热窗帘。通过外层窗保温特性来及时吸收日光以便于在温度较低时进行取暖，从而大大降低了耗电量，也减少了公共建筑取暖产生的经济消耗。

1.3.2 适当降低外窗传热系数

在针对公共建筑外窗幕墙的节能设计中，公共建筑节能设计第一要务就是使用较高性能节能门窗，以便于提高围护结构传热系数，从而提高公共建筑保温性。近年来，PVC型的门窗材料，可以很好地降低外窗传热系数，安装非常方便，在公共建筑节能设计中得到了广泛应用，使外窗抗腐蚀性和抗老化性得到大大提高。另外，在外窗设置一定的遮阳装置，可以有效减少辐射量，使冷静期和外部热量被阻绝在外，从而减少电能耗量，起到很好的保温隔热效果。

1.3.3 光电幕墙设计

在对于一些较为庞大的建筑物中，要设计出合理的节能体系，对整个系统节约开支、提高资源利用率都有着重要的意义。光电幕墙可以实现对太阳能的高效利用，在双层钢化玻璃中密封进了太阳能转换模板，将太阳能转换成为电能，具有隔音、发电、装饰和隔热等功能，满足了公共建筑节能幕墙设计中智能化和人性化的要求。在对其进行设计的时候，需要对幕墙中的空腔充分利用，对电线予以隐藏，保证建筑设计的美观性。光电幕墙加装光电模板后，可节省传统的建筑材料，能够直接吸收太阳能，避免了墙面温度和屋顶温度过高，可以有效降低墙面及屋面升温，减轻空调负担。

2 公共建筑双层换气幕墙的节能设计

在很多大型写字楼中，玻璃幕墙是主要的建筑材料，不能很好地实现通风换气，使得空调的耗能量不断增加。在公共建筑外窗幕墙节能设计中，双层换气幕墙是现代发展中新型环保节能幕墙，在对光环境、风环境和热工环境等进行全面考虑后，需要根据相关设计标准进行设计，可以使整体保温、隔热、通风和遮阳等功能得到提高，对于保证公共建筑外观美观度起到重要作用。一般情况下，双层换气幕墙主要包括内外2道幕墙，内幕墙的设计一般采用全封闭模式，在室内吊顶内暖通系统的抽风管和热通道是相通的，同时内幕墙中设置有通风口，可以使室内空气顺畅进入热通道，在空气流动循环作用下，确保内幕墙和外幕墙温度基本一致，以达到保温隔热的整体效果。在外幕墙中设置有进风和排风装置，同时与热通道相连接，当温度过高时，可以打开热通道上部和下部进风和排风装置，使热量被带走；当温度较低时，阳光辐射产生的热量，可以使内幕墙的温度逐渐升高，从而起到保暖的效果，达到减少电能耗量的目的。

3 我国玻璃幕墙设计的发展方向

随着我国社会不断的进步，对我国公共建筑玻璃幕墙的设计要求也越来越高，因此，我们需要因时制宜，不断适应需求的变化，积极主动的思考，提高创新能力，更好地利用能源，降低能源消耗。现阶段，玻璃幕墙在我国公共建筑的普遍使用，预示着我国建筑已经走向了绿色节能、智能创新发展阶段。为了保护环境提高能源利用率，防止地球生态环境继续恶化，能源匮乏现象出现，我们必须降低能源消耗，在玻璃幕墙设计中采用绿色节能减排的技术，吸取国内外发展经验，确保其更好的向绿色节能、智能创新方向发展。与此同时，随着我国建筑材料以及工艺的发展，带动着玻璃幕墙设计也走向了艺术性、绿色性方向发展。目前，我国的经济，生产水平不断提高，我国的玻璃幕墙设计不断地展现出了新特性，更注重绿色节能的发展以及社会价值的追求，不仅为人们的生活工作增添了色彩，而且也为节能减排做出了新贡献。