建筑门窗幕墙设计的绿色节能技术

2022-12-02钟莉

门窗 2022年8期

关键词：玻璃幕墙幕墙门窗

钟莉

中国水利水电第八工程局有限公司

湖南省水利水电建设工程学校

中国水电八局高级技工学校

1 引言

伴随我国建筑行业的迅猛发展，人们逐渐开始追求绿色节能的设计理念，绿色节能技术在不断发展并逐步应用于建筑行业中。绿色节能技术已经成为未来建筑发展的主流，在提高节能效果的同时，能够满足低碳等方面的需求。因此，在建筑门窗幕墙设计中要科学、合理应用这一技术。

目前，玻璃钢节能门窗、铝塑复合门窗等各种新型节能环保产品已经占据了门窗市场的大半份额，能带来巨大的社会效益和经济效益[1]，因此，探索建筑门窗幕墙的绿色节能技术具有非常重要的意义。

2 门窗幕墙设计中采用绿色节能技术的发展意义分析

随着我国经济的日益增长,人们开始追求更高的生活品质，对建筑内部的环境质量要求越来越高，建筑行业面临新的挑战。在实际工程中，人们对于建筑中采光、保温、节能等方面的要求更加的严格。

建筑门窗及幕墙工程设计过程中，科学、合理地应用绿色节能技术不仅能提高人们的舒适度和满意度，还能使人们体会到节能环保技术带来的科技感；其次,可以提高人们的环保意识，使周边的人自觉参与到环境保护中来[2]。

因此，设计单位在开展建筑总体设计的时候，要结合建筑门窗及幕墙工程的具体情况进行设计，采用绿色节能技术能有效地提高建筑的节能环保效果。

3 建筑门窗幕墙设计中绿色节能技术存在的不足

3.1 绿色节能环保意识不足

随着我国经济的健康发展，在建筑工程的施工过程中，对建筑门窗及幕墙工程的设计改进非常的大。目前，建筑的门窗幕墙和传统门窗幕墙相比进步非常明显，但是，现阶段的建筑门窗及幕墙工程设计过程中仍然存在很多的问题，部分建筑物的门窗及幕墙工程没有按照绿色节能的理念去设计，造成了建筑项目的成本和工程量增多，出现这种现象的主要原因是设计人员在建筑设计的过程中，忽略了门窗及幕墙工程在建筑中的使用功能，导致建筑的节能效果不理想。

3.2 对绿色节能技术认识不到位

近年来，虽然我国的建筑门窗及幕墙工程的设计有了较大的改进，但在设计理念上还存在一定的问题。设计过程中不重视门窗幕墙，认为建筑门窗及幕墙工程在绿色节能方面的作用非常小，建筑门窗及幕墙工程中的绿色理念设计得不到重视。建筑门窗及幕墙工程设计过程中，没有相应的绿色设计标准[3]；部分设计人员对门窗及幕墙工程的绿色节能技术把控不到位，这些都是影响门窗幕墙绿色设计的原因。

3.3 门窗幕墙设计过程中沟通不到位

随着生活条件的日益提高，窗户及幕墙在满足住宅基本需求的前提下，还要达到节能环保理念与建筑设计的融合。满足建筑整体设计的节能环保门窗幕墙在工程中没有明显的体现，导致有些设计出来的门窗及幕墙不能满足绿色建筑的要求，因此在门窗及幕墙工程设计过程中要加强节能环保理念与建筑设计的融合，保证设计出能满足建筑整体要求的节能环保门窗幕墙。

4 建筑门窗幕墙设计中的绿色节能技术

4.1 绿色节能玻璃幕墙设计

玻璃材质具有较好的导热和传播光的性能，但是在建筑门窗幕墙设计中需要对玻璃本身性能进行集成，以实现节能环保的应用效果，随着现代科技的不断进步，玻璃幕墙的使用已经成为现实。当前，市场基本都是采用中空玻璃来阻断室内外热传导，降低光的透射率的方式，达到保温、降低光辐射的目的，大幅降低了玻璃幕墙的能耗情况[5]。

玻璃幕墙的使用，由于南北方区域环境不同而产生的价值也是大不相同。在南方地区，玻璃幕墙能够有效地减少太阳光进入室内，保证室内温度舒适；北方区域，则是使更多的太阳辐射进入到室内，使室内的温度能够通过光能进行调节，南北方不同地域的使用使得玻璃幕墙的应用更加广泛。

4.2 绿色节能保温设计

在温度较低的冬季，人们需要高温度进行取暖，通过长时间的实践经验积累，门窗幕墙的保温功能也得到较大的改善。其主要的功能就是对门窗幕墙的构件进行加工制作，前期对设计的施工图进行细致的比对筛选，并检测已经建好的建筑物，按照检测所得的具体参数进行合理、科学地调整，在通过设计方以及监理方等相关部门同意后，才能够对幕墙的构件进行加工制作以及进一步的安装工作。

保温膜的施工过程工程量庞大而且复杂，为了确保施工的质量安全、有效地提升保温功能，相关施工人员一定要根据制定的工序来进行操作施工，在此基础上，对质量一定要进行严格的管控[6]。

4.3 绿色节能采光通风设计

近年来，人们越来越重视建筑的自然采光以及通风功能，建筑行业开始逐渐使用呼吸式幕墙。在市场的刺激下，门窗幕墙迅猛发展,使得门窗幕墙的产量在逐年增多。要想满足人们的实际需求，门窗及幕墙工程要使用绿色节能采光通风技术，一方面，需要在门窗及幕墙工程设计过程中，严格按照日出日落方向以及建筑阴影面积的变化进行设计；另一方面，还需要高端技术与人才来进行设计[7]。

随着人们对幕墙要求的提高，传统幕墙已不能满足人们的需求,双层呼吸式幕墙设计也开始逐渐进人到了人们的视野中。这种幕墙设计是一种理想的设计，在满足对自然通风要求的同时，还可以满足对绿色节能方面的要求，营造一个舒适的室内环境[8]。

4.4 绿色节能遮阳设计

通常而言，建筑内能源消耗较多的时间段分为夏季和冬季，夏季的能耗最多。部分建筑为了美观采用玻璃幕墙进行建筑的装饰，导致在夏季时阳光直接照射到室内，温度偏高，室内的温度调节只能通过空调系统进行，消耗巨大。

基于此，在进行建筑门窗及幕墙工程的设计过程中应该按照相应的施工规范进行建筑的遮阳设计，不能单纯地追求建筑的美观，全部采用玻璃幕墙的设计，应该综合考虑遮阳设计和建筑的整体造型，在保证建筑美观的同时，降低建筑的能耗。

5 实例分析建筑门窗幕墙设计中的绿色节能技术

5.1 工程概况

某市某写字楼，项目位于某市新区出口加工区，周边工业建筑繁多，园内主体建筑为三幢两层钢混结构的工业厂房，建筑面积约为36000m2，建筑使用年限50年。

项目业主为国内新兴的电子商务集团。随着集团规模的扩大，业主从2009年开始就在寻求将现在的旧厂房改造成符合现代要求的办公建筑。然而，原有建筑不仅停车位严重不足，楼梯的位置及数量也与现行办公规范有较大差距；内部空间上，原本的平面长度较长，进深很大，使得建筑中心部位无法获得足够的自然照明。而且由于原厂房建筑层高过高，也给未来的空调使用增加了不必要的负荷。

5.2 整体设计的确定

通过反复对比，设计最终决定摒弃传统写字楼建筑“宏伟、壮观、活跃”等特点，着重突出建筑优雅、舒适、简约和高效的一面，利用地面绿化、墙面绿化等绿化方式打造公园式写字楼，打破之前给人的缺乏商务氛围的印象，同时创造一个高科技产业的办公区域。

5.3 绿色设计

在停车空间的设计上，设计师不仅大量增加停车位以适应现代办公需要，同时尽力保证室外以绿化停车位为主，园区内特别配置的电动车充电桩也大大鼓励人们绿色出行；而针对过高的厂房高度，建筑师在室内局部增加夹层以降低层高，这样一方面提高了空间利用率，另一方面也减少了空调的消耗；设计师结合该市的气候条件，将空间划分为公共空间和私密空间；新的空调系统将主要服务于私密空间，通过密闭式吊顶和空间围合隔墙形成被公共空间和外墙包裹的空间，大大节约了空调能耗；而公共空间部分则采用零空调的方式，利用私密空间的余温和顶部天窗、侧窗的开闭，自动调节自身温度。

5.3.1 保留原有结构，增设天窗

为了减少建筑在结构改造这一块的支出，设计师在创造性地将原有厂房转换为理想的现代办公环境的同时，最大程度地维持原有结构。在保留横梁的基础上，通过打开局部屋顶，拆除部分楼层板，调节了原本进深过大的平面。而由此形成的贯通一二层的系列开窗（图1），使自然光线能够毫无阻碍地到达建筑中心的多功能区域。这一设计在改善室内自然照明的同时，也极大地保障员工们在明亮、舒适、放松的环境中更多地交流、分享信息。

5.3.2 夹层设计

和常规的办公空间相比，项目原有的三栋楼首层高度过高。因此，设计师通过调整空间尺度，在局部可适当降低层高的空间设计了夹层结构。这些夹层不仅为客户增加了空间使用面积，也尽可能地减少了空调日常运作以达到能源的高效利用。

5.3.3 立面设计

为了避免夏季过于强烈的太阳光照，在拆除原有外墙使开放式空间最大化的基础上，建筑师设计了一个特制的过滤系统来过滤强烈的太阳光。

通过在玻璃幕墙上喷印树叶图案的方式，一方面保护人们免于强烈阳光直射，另一方面抽象地表达了设计师对周边自然环境的关注；与此同时，坐落于园区主入口左边的Z楼，其立面变身为一片白色不锈钢隔栅，将电子商务集团的英文介绍以镂空字体图案的形式表现出来，凸显了设计特色的同时能够有效遮挡过强阳光。

5.3.4 双层呼吸式玻璃幕墙

设计师采用了双层呼吸式玻璃幕墙以做到节能减排最大化。原理如下（图2）所示：夏季打开上下通风口，通过室内外温度差，使得空气自然流通，从而在减少空调运作的前提下通风降温；冬季关闭上下通风口，由于双层玻璃的温室效应，减少室内热量散失[9]，从而实现节能保温作用。此外，双层玻璃在隔音方面效果也十分明显。

综上所述，旧建筑改造项目一直是国际建筑界极为重视的领域。通过对国际上各种先进设计案例的调研，创造性地将原本单调并缺乏合理性的建筑重新塑造成新型的绿色办公空间，希望通过对此项目的改造来改善项目周边的环境质量。