玻璃幕墙在建筑设计中的节能策略分析

玻璃幕墙在建筑设计中的节能策略分析
摘要:本文在简单介绍国内能源消耗问题及节能工作重要意义的基础上,从材料节能、构造节能、辅助节能三个方面对玻璃幕墙的节能设计工作进行了分析和讨论,文章认为,只有在合理选择所使用材料的基础上,做到对这三者的统筹兼顾,并根据建筑所在地区的实际情况有针对性的选择节能方式,才能最大程度上实现节能目标,将建筑能耗压缩在最低水平。

关键词:玻璃幕墙建筑设计节能策略
改革开放之后,我国的国民经济得到了飞速的发展,建筑行业的技术水平也随着经济的进步和城市化进程的加快而大幅提升。

就目前的实际情况来看,玻璃幕墙已经成为城市建筑中不可或缺的重要组成部分之一,在发达地区几乎是建筑里面的代名词。

经济的发展虽然提高了我国居民的生活水平,但同时也带来了能源消耗量急剧上升的问题,为此,节能开始成为经济可持续发展的主流,建筑行业也不例外。

相对于传统墙体,玻璃幕墙无论在保温性能还是隔热性能方面都存在着先天不足,由此带来的热损失几乎是以往的8倍,所以在这样的时代背景下对这一问题进行分析和研究,无疑具有高度的理论和实际意义。

1 玻璃幕墙的节能措施探讨
辐射、对流、导热是玻璃幕墙最主要的三种传热方式,而节能设计的目的就是最大程度的控制此类热交换,使玻璃幕墙的保温隔热能
力得到提升。

在这一过程中,工作人员首先要注意的就是玻璃幕墙材料本身的热工性能,通过合理选择材料来达到节能的效果。

其次,要通过采取针对性的构造做法对热交换加以控制,以此实现节能目标。

最后,可以采取适当的辅助手段,实现节能的最大化。

1.1 材料节能
所谓材料节能,就是指在对玻璃幕墙的材料进行选择时,尽可能采用那些具有较强节能效果的材料,这里主要涉及节能玻璃与型材两方面内容。

(1)节能玻璃。

镀膜、吸热、真空、中空、光电玻璃是目前玻璃幕墙所使用的节能玻璃中最主要的类型,其中,镀膜玻璃分为热反射、低辐射镀膜两种类型,前者是在玻璃表面镀上一层金属、非金属或氧化物薄膜,在不影响背光面透视效果的同时将照射在玻璃上的阳光反射出去,避免太阳能进入室内。

后者在保证光透射率的基础上,会大量吸收红外线的热辐射,对于远红外线的反射率最高可达80%。

与热反射镀膜玻璃相比,它的遮阳系数更低,透光性更强,具有更好的节能效果。

吸热玻璃包括表面镀膜和本体着色两种类型,能够有效吸收太阳辐射。

其中,表面镀膜玻璃是在表面喷镀氧化物薄膜,能够将所吸收的太阳能转化为热能,最终通过辐射、对流、导热的方式将其散发出去。

真空玻璃的空腔处于真空状态,保温隔热性能在各类产品中处于首位,由于空气中的水分
不会进入到夹层当中,所以真空玻璃不存在“内结露”的问题。

中空玻璃是在两层平板玻璃间加入惰性气体,随后用密封胶密封。

空气的导热系数是玻璃的1/27,且由于其中的惰性气体不会发生对流,因此具有较高的节能效果,防结露、保温隔热与隔声性能也非常优异。

光电玻璃的特点在于将太阳能光电模块设置在两层玻璃当中,并在其它设施的辅助下共同组成太阳能发电系统。

相对于其它产品而言,光电玻璃的透光性较差,且多被应用于建筑的屋面或南向墙面等日照充足的区域。

(2)节能型材。

断热铝型材、铝塑复合材料是玻璃幕墙中最常用到的两种节能型材。

虽然玻璃幕墙的金属框架在结构的表面积中仅占一小部分,但由于不锈钢、铝合金等材料的导热系数较高,因此热量极易损失。

为了使金属框架的热阻得到提升,且不损失其力学性能,设计人员可采用断热桥型节能型材。

例如断热桥铝型材,就通过设置隔热条的方式将自身分成两个部分,使彼此间的热传递得到降低,从而满足节能的要求。

1.2 构造节能
所谓构造节能,就是通过合理的构造做法来提升玻璃幕墙自身的保温隔热水平,其中,应用最为广泛的就是双层玻璃幕墙。

它主要分为内外两层,在这两层幕墙之间存在着一个通道,可以设置进出风口或遮阳构件,这种独特的设计方法使得双层玻璃幕墙的保温隔热性较以往
有了大幅提升。

封闭式内循环和敞开式外循环是玻璃幕墙构造节能的两种主要类型,前者的进出风口设置在内层玻璃幕墙,使用电机进行强制通风,空气的循环在室内进行。

后者的进出风口设置在外层玻璃幕墙,采用自然通风的方式,拥有更为显著的节能效果,所以我们对其进行重点介绍。

在夏季,敞开式外循环双层玻璃幕墙的进出风口会同时开启,两层幕墙之间的空气温度因日光照射开始提升,在“烟囱效应”的影响下,空气开始向上运动,同时将通道内的热量带出,降低内侧幕墙的温度,将室温控制在一个合理的水平。

在冬季,进出风口会同时关闭,通道内的空气温度逐渐上升,在室外冷空气和室内热空气之间形成一个屏障,使内侧幕墙的温度保持在一个合理的水平,节约室内采暖费用。

1.3 辅助节能
玻璃幕墙的辅助节能手段主要包括使用遮阳系统和密封材料两种方式。

(1)遮阳系统。

遮阳系统的设置可以在很大程度上避免日光直接照射,以免室温因此大幅升高,在夏季是非常主要的防热手段,比较常见的方法包括设置遮阳植物、卷帘、格栅等。

由于构件需要长时间面对风雨的侵袭,所以在耐候性、耐久度、强度方面必须要达到相当的水平。

在建筑的低层部位,可以种植落叶植物进行外遮阳,以降低玻璃幕墙附近的温度,
进入冬季后,植物的叶片脱落,不会对室内采光产生影响。

传统的遮阳百叶、窗帘等属于内遮阳,这些材料虽然可以将太阳辐射的一部分反射到室外,但是因其自身也会吸收日光辐射,所以相对于外遮阳而言效果较差。

在最近一段时间,国外开始使用新型的纳米材料窗帘,它不仅能够有效反射紫外线,还可以将所吸收的能量通过无害、低能的形式加以消耗或释放,消暑降温效果显著。

另外,也有部分地区将遮阳系统设置在两层玻璃幕墙的通道中,实现了对空间的合理利用。

(2)密封材料。

玻璃幕墙的节能效果也会受到来自气密性的影响,为了提升气密性,工作人员一般会采取在玻璃幕墙之间、玻璃与型材之间设置密封材料的方法,硅酮耐候胶、橡胶密封条是最常用的密封材料。

其中,橡胶密封条主要依靠自身的弹性来完成密封任务,具有耐永久变形、耐老化、耐紫外线的特点,其与玻璃相接触的一侧多被设计为波浪形,从而最大程度阻碍空气渗透。

硅酮耐候胶则主要应用于幕墙玻璃的嵌缝,无论是在高温还是低温环境下,都能够保持良好的弹性,且具有耐污染、耐水、耐侯的特征,是一种性能优异的密封材料。

2 结语
总的来说,在进行玻璃幕墙的节能设计时,务必要坚持安全性、经济性、适用性、科学性原则,做到对材料节能、构造节能、辅助节能
的统筹兼顾,合理选择节能型材料,并根据当地的实际情况采取针对性的构造方法,同时搭配行之有效的辅助设施,只有这样,才能实现玻璃幕墙节能效果的最大化,将建筑能耗压缩到最低水平。

参考文献
［1］田丽华.浅谈玻璃幕墙设计的一般原则［J］.科技情报开发与经济,2011,21(21):205-207.
［2］史忠海.对建筑玻璃幕墙节能降耗的探讨［J］.建材发展导向,2011,9(5):92-93.。