高层建筑幕墙的节能设计分析

李争金

摘    要：在国家大力提倡节能环保的背景下，建筑行业作为耗能大户，在建筑设计和施工中采取节能措施是一种必然。本文以某生态城信息园办公楼建筑的幕墙工程为例，分析了节能设计在该工程中的应用，旨在进一步提升建筑幕墙设计的节能性能，推动建筑幕墙产业的健康、可持续发展。

关键词：高层建筑;外窗幕墙;节能设计

1  前言

人们生活品质随着生活质量的提升也在发生着变化，对待低碳节能问题上也逐渐重视了起来，加上国家的相关法律法规，节能环保依然成为了建筑设计理念的一大部分，在建筑的外窗和幕墙设计中实现环保节能理念。本设计关于某生态城信息园4 栋办公楼外窗幕墙合理设计，采用蓝色玻璃幕墙和太阳能供水系统，整体节能率达到55%，太阳能热水覆盖率100%，使用率为55%。整个园区大面积采用玻璃幕墙，建筑形式简洁完整统一，具有现代感、科技感，改善了建筑室内和室外环境，配合型材采用蓝色铝板，米白色石材作为整体结构外围设计。预计节能效果相当可观，体现出现代化建筑理念。

2  高层建筑窗墙比的节能设计

建筑中窗户作为阳光进入室内的通道，对照明和采暖效果反面意义重大。因此，建筑物上，关于窗户的专业和科学设计，直接对室内空气流通、采暖、照明形成影响。尤其在高层建筑中，服务是面向大众的，在窗户玻璃的透光性能和保温性能上要体现出优势之处，保证室内外温度隔绝。在实际的节能设计过程中，首先，要测定高层建筑附近的风向，通过模拟风环境的方式，推断高层建筑室外的风向情况;然后，根据上述相关数据和推断结果，确定窗户的尺寸，并根据实际情况，保证室内的照明度和亮度;最后，对窗墙比的设计结果进行审核，以保证高层建筑窗墙比的节能设计满足实际要求。

3  高层建筑外窗气密性的节能设计

在高层建筑中，门窗的主要功能包括通风、换气、防盗等，在温度较低的区域，室内室外的温差非常大，在室外起风的情况下造成极大的压力差，使冷空气从门缝和外窗缝进入室内，从而形成室温剧烈波动现象，致使室内的温度迅速下降。与此同时，温度较高的区域，人们一般采用空调降温的方式来驱赶炎热，在空气不断流动的过程中，热风会从门缝、外窗缝等地方进入室内，使空调的制冷效果变差，从而增加耗电量。因此，高层建筑外窗幕墙的节能设计中，外窗的气密性在室内外温差较大情况下发挥着重要制衡作用。

目前，高层建筑外窗气密性的节能设计主要有两个方面：一是，采用固定窗型进行节能设计，另一个是，选用密封性较好的材料进行节能设计。一般高层建筑中，外窗的设计采用的是平开窗、推拉窗和固定窗三种，根据具体情况选择合适的窗型。其中，平开窗的窗扇和窗框之间会采用橡胶密封压条，在窗户关闭的情况下，室外的气流很难进入到室内，但在窗扇和窗框联接的位置、窗框与墙体联接的位置，气流还是可以进入室内;推拉窗通过来回滑动窗框，会产生很大的气流空间，使空气形成明显的气流，从而造成室内热量大部分外泄;固定窗的玻璃是直接安装在门框中的，并且窗框镶嵌在墙体内部的，窗框和玻璃都使用了胶条或密封胶进行密封，因此，室外空气很难进入室内，从而发挥着很好的气密性效果，可以有效达到节约热能和电能的目的。在密封材料的选择上，双层玻璃周边适用密封胶进行密封，可以很好的发挥隔热、隔音、降能和防露等作用。与此同时，适用聚氨酯发泡体对门窗的边框处进行填充，也可以大大提高高层建筑的隔热性能和保温性能。另外，适用密封毛条对窗框和窗扇进行密封处理，通过硅化处理后，毛条的外观可以变得很平整，在使用过程中可以大大提高窗户的防尘、隔音、防冻、密封和保暖等性能。

4  高层建筑外窗和幕墙保温隔热的节能设计

在高层建筑外窗幕墙的节能设计中，注重外窗和幕墙的整体及隔热效果、不断提高维护结构的隔热保温性能，是实现建筑节能最有效的方法。一般情况下，高层建筑外窗和幕墙保温隔热的节能设计主要有如下三个方面。

4.1  使用新型环保节能外窗

目前使用最多的新型环保节能外窗是动态式外窗，通过在外墙窗户洞口安装内外两层窗户的方式，可以使内层和外层窗户的距离保持在1 厘米左右，从而达到隔热保温、隔音等效果。在温度较高的时候，可以使用保温窗帘，稳定较低的时候，可以使用隔热窗帘，通过外层窗具备保暖性能，及时吸收太阳光在冬天进行取暖，可以有效降低电能耗量，从而减少高层建筑的采暖费用。

4.2  适当降低外窗传热系数

在高层建筑外墙幕墙的节能设计中，使用较高性能的节能门窗，是住宅建筑节能设计中的第一个要求，同时提高维护结构的传热系数，可以更好的起到隔热保温效果。近年来，PVC 型的门窗材料，可以很好的降低外窗的传热系数，安装非常方便和快捷，在高层建筑节能设计中得到了广泛應用，使外窗的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。

4.3  玻璃幕墙设计和热水系统

本建筑中采用的就是蓝色玻璃幕墙，且进行了精心设计，在朝向上避大面积幕墙避开了正南和正北向，这样使得幕墙的隔热保温性能得到保障的加强。的性能在4 栋楼中主要以办公服务为主，总建筑面积60926.96m2 ， 这样庞大的建筑物中，设计出合理的节能体系，对整个系统节约开支，提高资源利用率意义重大。此外，注意对新能源的开发利用，如在热水系统中，主要为厨房办公供水服务，采用的是充分利用太阳能的方式，用太阳能代替电能，集中式太阳能集热器为全玻璃真空管集热器，太阳能保证率为0.5，太阳能集热器集中放置在屋顶，采用闭式间接加热方式加热，集热板所产生的热量经换热作为热水系统，这样大量节省了电能，后期应用中节约了成本。

5  高层建筑双层换气幕墙的节能设计

在很多大型的写字楼中，玻璃幕墙是主要的建筑材料，不能很好的进行通风换气，使得空调的耗能量不断增加。在高层建筑外窗幕墙的节能设计中，双层换气幕墙是现代发展中的新型环保节能幕墙，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，可以使整体的保温、隔热、通风和遮阳等功能得到提高，对于保证高层建筑的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两道幕墙，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，可以使室内的空气顺畅的进入热通道，在空气流动循环作用下，确保内幕墙和外幕墙的温度基本一致，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的进风和排风装置，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。

6  结束语

总而言之，新能源，新技术不断加入建筑行业领域。城市化建设脚步逐渐加快，规模不断壮大，在高层建筑外窗幕墙上应用节能理念，顺应国家和人民生活质量发展趋势，提高了高层建筑中整体保温隔热性能，有效节约能源，实现了对可再生能源的广泛利用，为国家在未来国际可持续发展竞争中占得有利位置。

参考文献：

[1] 郭凡荣.节能技术在建筑幕墙设计中的应用研究[J].住宅与房地产，2016（21）.

[2] 陈善渺.建筑用玻璃幕墙节能设计要点的探讨[J].低碳世界，2016（26）：155～156.

[3] 叶海波.建筑玻璃幕墙的绿色节能设计探讨[J].住宅与房地产，2016（12）.