建筑幕墙保温节能设计浅谈

2022-11-25刘建威

城市建设理论研究（电子版） 2022年5期

刘建威

丰日源建设集团有限公司江苏无锡 214000

随着时代的发展影响下，人们对现代建筑的要求不断提升，不仅要求建筑物具有遮阳、采光好、保温等效果，还特别注重建筑幕墙这一建筑外部装饰结构和美观性，人们对建筑物的需求也为建筑设计师们提供了设计依据，我国很多建筑施工当中对建筑幕墙进行广泛运用。建筑幕墙的诞生让现代建筑设计理念发生了巨大的变化，更改革了现代建筑方法、方式、工艺等，促进了我国现代建筑技术的迅速发展。但是在实际施工建筑当中，建筑幕墙充分体现了采光性能，让建筑物更加美观，却导致建筑物的保温效果并不理想，这与建筑工程设计的要求背道而驰，特别是北方地区进入寒冷冬季时，如果建筑物保温性较差，会降低人们对生活环境的舒适感，所以，建筑幕墙设计师必须高度重视该问题。

1 建筑幕墙概述

目前建筑幕墙主要分为不同两个方面，一方面是面板，一方面是支撑结构体系，两组缺一不可，只有两组结合才能形成建筑幕墙，建筑幕墙也是建筑物主体，所以，建筑施工建设中的建筑幕墙必须具备较强的变形力，能够对其进行位移，更具有支撑能力。建筑幕墙类型比较多，目前市面上的类型主要有金属建筑幕墙、玻璃建筑幕墙等。建筑幕墙和现代建筑外墙有着极大的不同，建筑幕墙建设不需要使用很多钢筋、砖瓦以及混凝土，所以，这与我国能源匮乏问题完全相符合，所以，建筑幕墙在建筑项目建筑中有着较大的优势。建筑施工中对于建筑幕墙的运用，不仅能够很大程度的节省资源、能源的使用，也能起到节能环保的效果。然而任何一种产品的存在都是有利有弊，建筑幕墙也不例外，如果将建筑幕墙作用于建筑外围护结构，和传统墙体比较而言，其的隔热功能和保温性能较不理想，尤其热损是传统墙体的5倍之多，从建筑能耗的整体方面来看，建筑幕墙占比达到百分之四十[1]。

2 我国幕墙保温施工技术的优势

我国建筑行业近些年发展迅速，建筑企业为了让建筑工程项目符合人们的生活需求，所以，针对施工地质、环境、气温等进行充分的考察，对当地的气候特性等进行深入探究和分析，根据分析结果确定建筑墙体导热系数，另外，也会对阳光照射程度等因素进行充分思量，通过对建筑工程施工制定相关施工规范要求，让工程结构符合质量标准。在建筑项目施工当中，运用幕墙外墙保温节能对建筑物有着积极影响，如运用外墙保温技术可以避免外墙冷热不均发生开裂等情况，还能预防施工过程中出现热桥状况，外墙保温技术的运用更能延长建筑物的使用时间。下面就建筑施工项目中运用幕墙保温施工技术的优势做一介绍。首先，运用幕墙保温施工技术能够防止火灾情况的发生，现代建筑中较少使用木材建筑材料，施工项目中使用的主要材料为化学合成材料，有些合成材料更被当作建筑物施工建设的主要材料，这类材料具有易燃性特性，所以，较易造成建筑物发生火灾风险，火灾一旦发生发展迅速较快，不仅会危及人们的生命安全，更会带来较大的经济损失，但是如果使用钢筋砼墙体能够完全解决上述问题。其次，我国城市化建设当中高层建筑居多，建筑物高处由于被风面承受的风力较大，再加上负压所致较易导致保温板发生脱落现象，钢筋砼墙体却不同，它的抗压能力较强，更适用于高层建筑。最后，我国南方地区由于空气较为湿润，特别是室内环境湿度较大，水汽形成会导致墙体及保温板之间产生结露，给保温板的使用带来严重影响。所以，对于这类问题运用钢筋墙体结构就能完全规避。

3 建筑幕墙材料的选用在幕墙保温节能设计中的应用

3.1 低辐射玻璃和多功能镀膜玻璃

低辐射玻璃和多功能镀膜玻璃都被叫做保温镀膜玻璃，两种玻璃材料具有可见光、高通透性的特点，而且面对红外线辐射会产生高反射反应，尤其面对远红外线辐射产生的反射率非常高，能够让大部分的可见光照射室内环境中，照射到室内物体的光产生的辐射长波依然在室内保持，有着较高的透明性。在建筑项目施工中运用低辐射玻璃及多功能镀膜玻璃，不管是哪种玻璃材料都能提升能量的使用率，有些地区天气较为寒冷，在建筑施工建设时会使用地传输太阳能量，通过将大量的热辐射向建筑物内反射，从采暖建筑方面而言，保暖及节能作用非常显著。低辐射玻璃及多功能镀膜玻璃通常是作用于中空玻璃的制作，不会在项目建设中使用单片玻璃。如果使用其他玻璃材料制作中空玻璃，无法保证传热系数，低辐射玻璃及多功能镀膜玻璃却不同，这两种材料制作的中空玻璃因为热传输控制是一样的，后者在降低热量方面性能更佳。

3.2 热反射镀膜玻璃

这里所说的热反射镀膜玻璃，也被叫做阳光控制镀膜玻璃，属于具备反射太阳能作用的一种镀膜玻璃。这类玻璃可以借助镀膜透过可见光，将具有加热功能的远红外光反射隔绝到建筑物外，玻璃材料所吸收的太阳热能也会通过镀膜将其隔离，让热散发到建筑物外，让太阳热的作用被削弱。数据显示这类材料对太阳光发射率达到百分之二十以上，遮光性能较为突出。热反射镀膜玻璃可以有效控制建筑物内的热环境，可以保证室内光线不会给人带来较大刺激，提升人们的居住舒适度。

3.3 保温岩棉

岩棉就是矿物棉，是一种无机材料，岩棉是大自然形成的矿物产品，没有毒性，不会给人的身体造成损坏。如果在建筑项目中使用岩棉，能够起到保温、防火等作用，而且可以让建筑结构使用寿命延长，价格低廉符合价值成本需求，让建筑物具有保温和隔热性能，隔音效果也非常理想。西方国家在建筑项目建设中运用岩棉外墙外保温隔热比较普遍，由于岩棉外墙保温隔热具有防火的功效，所以，在防火等级要求较高的建筑项目中比较适用。

4 建筑幕墙结构优化在幕墙保温节能设计中的体现

幕墙保温节能设计中对于建筑幕墙结构的优化，主要探究双层玻璃幕墙的幕墙结构形式，双层幕墙是内层玻璃幕墙和外层玻璃幕墙形成，外层幕墙使用的为明框或隐框玻璃幕墙，内层幕墙主要为铝合金门窗等。内层玻璃幕墙和外层玻璃幕墙会产生通风间层，空间较为密闭，外层幕墙下方是空气进入的进风口，上方是空气排出的排风口，会产生热量缓冲层，对室内温度起到调节的作用。对于比较寒冷的地方，对内层玻璃幕墙和外层玻璃幕墙进行科学设计，就能充分发挥其的作用和性能，尤其是冷、热负荷相当的公共建筑中比较适用，和一样的建筑比较，设计合理的双层玻璃幕墙能耗节能占比达到百分之五十。

5 双层玻璃幕墙系统的应用

(1)封闭式内循环双层玻璃幕墙。这类幕墙比较适用于冬季比较寒冷的地方，外层玻璃幕墙属于基本密闭的，通常是断热型材及中空钢化玻璃结合，内层主要是单片钢化玻璃型材玻璃幕墙，能够打开窗户。双层幕墙中间的通风间层有120-200mm的厚度，在施工中会将通风间层和吊顶部位暖通系统排风管衔接，这样就会产生从下而上的空气循环，这种方式属于强制性循环。

(2)封闭式内循环双层玻璃幕墙。这类幕墙也被叫做呼吸式双层玻璃幕墙，外层玻璃幕墙是单层玻璃和非断热型材构成，内层是单元幕墙，或者为隔热幕墙。当寒冷的季节来临时，需要将通风层进排风口关闭，阳光照射在换气层内的空气中，会让其温度逐渐上升，最终转化为温室效应，能够保证内层玻璃温度，减少了建筑物采暖能源的使用。炎热季节到来时，将换气层风口打开，通风间层内的热量会被烟囱效应带走，让内层玻璃表面温度减少，这样人们更少依赖空调电器。再者，在控制进排风口方面，以及设计内层幕墙结构时，应该实现通风层给室内输送新鲜空气效果，对建筑通风质量也有着极大的影响。所以，这类的玻璃幕墙是将不同类型玻璃幕墙的优势进行互相促进，互相补充，不仅保证了室内舒适度，更保证了室内自然通风。

(3)呼吸式双层玻璃幕墙系统的应用。这类玻璃幕墙通风间层从水平方向上和多个房间衔接，从竖直方向而言对多个楼层进行了覆盖，但是部分幕墙间通风间层没有水平分隔，竖向也无分隔，只是利用外层幕墙，在屋顶位置进底层位置透风口具有通风性能。天气寒冷后关闭外层幕墙通风口，利用通风间层产生的温室效应让室内温度适宜，很大程度的降低了建筑物的能耗。炎热天气时将通风口打开，借助烟囱效应产生通风作用。这种系统在外层玻璃幕墙中运用，设置的开口较少，建筑物外部噪音较大，就特别适合使用这类系统。然而建筑内每个房间产生的声音会利用通风间层传递，产生内部噪音。也可以完全开启外层幕墙，但是进风和排风口不是很明确，不能借助烟囱效应产生自然通风。炎热季节时打开外层幕墙，能够将其当做遮阳装置，让内层幕墙承受的太阳辐射削弱；寒冷季节关闭外层幕墙，产生空气缓冲层，提升了建筑的保温性能。如果将外层玻璃幕墙开启会让内层玻璃幕墙风压下降，能够避免雨水进入内层玻璃幕墙，所以，可以将内层玻璃幕墙的窗户一直打开，促进自然通风[2-3]。

6 双层玻璃幕墙系统合理设计

如果当地气候及建筑类型适合运用双层玻璃幕墙，工作人员必须对内循环、外循环体系对内层玻璃、外层玻璃的各种性能要求有一个全面的认识和了解。外循环玻璃幕墙而言，内层幕墙使用的玻璃幕墙具有较好的保温作用，这样寒冷季节可以保温，炎热季节可以隔热。外层幕墙主要为单层玻璃幕墙，具有防护的效能，让夹层内的遮阳装置不会因为雨水季节造成不同程度的损坏。另外，外层立面设置的开口能够对夹层中的通风有效调节，内循环系统是内层幕墙，主要为传统的单层玻璃幕墙，外层的幕墙相比较而言性能较好。还应该对空区间层宽度进行科学设计。间层如果宽度不符合要求范围，会导致多个楼层出现串联通风现象，尤其烟囱效应非常显著，导致不能通风。如果建筑室内发热量比较大，不能有效通风，寒冷季节无法保温，炎热季节不能散热，更会增加空调使用率。另外，还应该对遮阳百叶进行合理设计。空气间层如果未设计遮阳百叶，遮阳系数将非常低，而且占用了多余的建筑空间。从外循环系统方面来讲，想要让建筑形成良好的自然通风，夹层宽度应在400mm以上，如果想要缩小幕墙结构对建筑面积的占通，会将双层幕墙间距变小，这样需利用机械对夹层实现通风作用，一般夹层距离通常在100mm以上。从内循环系统来讲，想要在各种类型的建筑项目中对空腔机械通风量进行合理设计，保证通风启动温度，必须对控制测量进行有效设计，这对能耗节约方面十分的关键。实践证明，在间层中间偏外百分之十以上的宽度位置设置遮阳百叶，可能会发挥更好的通风及隔热作用。

7 玻璃幕墙保温技术分析

7.1 材料对保温效果的影响

幕墙的保温性能就是建筑物的幕墙在建筑物外部环境和内部环境中温度存在差异，会形成阻抗进行热传导，热传导的特性是高温位置将热能传导到低温位置。如果以玻璃幕墙使用性能方面而言，保温和隔热性能其实与我国气候及人的生活需求不相适应，因为玻璃密闭性过强，自然通风效果不理想，直接影响到能源消耗和设备的配备，因此，建筑师应该从整体的角度考量玻璃幕墙的保温性能，还应该有效控制费用投入。如果想要提升保温性能需要使用符合要求的优质材料。运用铝型、玻璃等材料时，与幕墙体系、保温技术密封手段有着密切的联系性。一般运用的铝型材料未装入隔热材料，隔热断桥铝型材会在中间增加能够隔热的材料，具有较好的保温效果。就保温密闭技术方面分析，为了提升其的保温性能，通常使用耐侯密封胶、密封胶条，这种材料的使用能够让室内空气流动减少，提升幕墙透气性，保证了幕墙的保温隔热作用。西方的很多国家在设计幕墙时选择双层幕墙，内层玻璃和外层玻璃都具有保温效果，内层和外层玻璃之间的空间就好比保温室，阳光照射到夹层内的空气温度也会上升，热量会直接传导到内层幕墙内部，让室内温度适宜，保温作用非常理想[4-5]。

7.2 保温技术的分析

为了能够保留热量，应该提升幕墙的保温作用，这就需要对原材料进行深入研究，如，在选择制作幕墙的材料时，可以使用中空玻璃，这是由于普通玻璃传导系数比较高，热传导性能较好，大部分的太阳辐射都可接受，也能够吸收很多热量，但是也会散失大量的热量，无法对热量产生限制作用。由于不同的地区气候和环境不同，可以运用多样化的玻璃材料制作幕墙，通过对玻璃材料进行处理，让其满足人们保温隔热的需求，可以将一些元素加入到玻璃材料中，让其可以转化成吸热玻璃，具备吸热和隔热能力，这样能够将吸收的大部分热能传导到建筑物内部，实现保温的效果，尤其在北方冬季较为适用。还可以充分运用玻璃面镀膜方式，将普通玻璃转化成热辐射玻璃，对红外线起到反射作用，但是也减少了可见光的透射性，潜移默化的让其采光降低，因此，在北方地区不宜使用。