玻璃幕墻建筑的遮陽與節能

1 前言

20世紀，世界建筑科學技術突飛猛進，大面積的玻璃幕墻廣泛被現代建筑所采用。玻璃幕墻建筑更具有通透性和空間感，體現出宏大的氣勢和當代氣息。而且，隨著現代建筑發展的需要，不斷向多功能方向發展，人們可以在越來越更為優裕和舒適的室內環境中生活與工作。

發達國家建筑圍護結構的保溫隔熱性能和氣密性大有提高，采暖、空調和遮陽的設備與技術日益進步，從經典型建筑珍品到粗糙的鄉土建筑，建筑遮陽無不得到充分重視，并以不同方式體現出來。

建筑主體節能最重要的方面是有效的建筑單體設計，主要包括隔熱（窗、墻、屋頂）、遮陽、通風。合理的建筑物遮陽設計可以使空調系統的運行能耗降低約16%～29%.

2 玻璃幕墻的遮陽節能

2.1 玻璃幕墻遮陽的必要性。

70年代能源危機后，發展了不同系統來增強玻璃幕墻的熱性能。玻璃幕墻是公共建筑外圍護結構的主導，是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感的部位，是傳統墻體失熱損失的5～6倍，其能耗約占整個建筑能耗的40%左右，故玻璃幕墻的節能有極其重要的地位。

在國內，隨著市場經濟的發展，建筑節能是中國經濟社會可持續發展的迫切需要，建設單位和設計單位的節能環保意識不斷提高，對玻璃幕墻的節能要求也不斷的提高。雖然玻璃幕墻建筑采用遮陽措施能達到理想的隔熱節能效果，但在國內，現階段各方對此重視不夠。一棟設計不良的全為玻璃幕墻的建筑物，其全年空調耗電量可能是一般混凝土外墻大樓的4倍。故玻璃幕墻建筑的節能比其他建筑產品節能更為重要，發展玻璃幕墻的遮陽技術也是建筑節約能源最有潛力的工具。

2.2 玻璃幕墻遮陽的研究。

建筑外圍護結構的節能設計，由開窗、方位、遮陽和隔熱材料等因素環環相扣，這些因素影響建筑物的耗能量。

2.2.1 外墻的開窗率是外墻節能的最重要因素，降低開窗面積率是節能最重要手段，但是降低開窗率也必須確保和顧及適當的自然采光，并免除心理的封閉感。但是對于追求通透效果的玻璃幕墻而言，只能采用降低開啟窗面積并加強不透光地方的隔熱設計來達到節能要求。

2.2.2 外遮陽和玻璃遮蔽是外墻節能的第二重要因素，玻璃材質及外遮陽都影響遮蔽率的大小，但是裝設遮陽板、遮陽百頁等外遮陽遠比改變玻璃材質的效果大。玻璃材質可選擇高反射率的反射玻璃和吸熱玻璃（反射率太大的反射玻璃會造成眩光污染的公害），所以要選擇適當的反射玻璃。

2.2.3 建筑方位因素是外墻節能設計的第三要素（占13.8%的比重）。大面積的玻璃幕墻應避免東照西曬，建筑的長向應朝南北向放置。

采用遮陽措施不僅是玻璃幕墻建筑節能設計的必要手段，而且也是標準較高的玻璃幕墻建筑在建筑設計上的必要手段。

2.3 遮陽的作用與效果。

由于玻璃幕墻由玻璃和金屬結構組成，而玻璃表面換熱性強，熱透射率高，故對室內熱條件有極大的影響。在夏季，陽光透過玻璃射入室內，是造成室內過熱的主要原因。特別在南方炎熱地區，如果人體再受到陽光的直接照射，將會感到炎熱難受。在玻璃幕墻上設置遮陽系統，可以最大限度減少陽光的直接照射，從而避免室內過熱，是炎熱地區建筑防熱的主要措施之一。

2.4 遮陽的形式及構造設計。

遮陽具有防止太陽輻射、避免產生眩光、改善室內環境氣候、及建筑外觀上光影美學效果之功能，但也對室內的采光、通風帶來不同層次的影響。遮陽系統本身而言，根據位置分為外部遮陽與內部遮陽，其中又可分為活動式遮陽及固定式遮陽。就遮陽形式來分，一般分為四種：水平遮陽、垂直遮陽、綜合式遮陽和擋板式。

根據地區的氣候特點和房間的使用要求，可以把遮陽作為永久性的或臨時性的。永久性的就是在玻璃幕墻內外設置各種形式的遮陽板和遮陽簾，臨時性的就是在玻璃的內外設置輕便的布簾，竹簾，軟百頁，帆布蓬等。

2.5 遮陽系統智能化設計。

智能遮陽系統是建筑智能化系統不可或缺的一部分。遮陽系統為改善室內環境而設。如今一種新型的玻璃幕墻——智能玻璃幕墻技術先后在德國、英國等西歐國家得到發展。

智能玻璃幕墻廣義上包括玻璃幕墻、通風系統、空調系統、環境監測系統、樓宇自動控制系統。其技術核心是一種有別于傳統幕墻的特殊幕墻一一熱通道幕墻。它主要由一個單層玻璃幕糟和一個雙層玻璃幕墻組成。在兩個幕墻中間有一個緩沖區，在緩沖區的上下兩端有進風和排風設施。幕墻工作原理在于冬天內外兩層幕墻中間的熱通道，由于陽光的照射溫度升高，像一個溫室。這樣等于提高了內側幕墻的外表面溫度，減少了建筑物采曖的運行費用。夏天內外兩層幕墻中的熱通道內溫度很高，這時打開熱通道上下兩端的進排風口，在熱通道內由于熱效應產生氣流，運動的氣流帶走通道內的熱量，這樣可以降低內側幕墻的外表面溫度，減少空調負荷，節省能源。通過將外側幕墻設計成封閉式，內側幕墻設計成開啟式，通道內上下兩端進排風口的調節使通道內形成負壓，利用室內兩側幕墻的壓差和開啟扇可以在建筑物內形成氣流，進行通風。由于智能玻璃幕墻為3層玻璃，外側為全封閉式，可大大減少外界噪聲對建筑內部的干擾。在通道內中增加日光控制裝置（如百葉、光反射板、熱反射板等），可以滿足建筑自然采光的要求。智能玻璃幕墻從設計構思、內容組成和工作過程各方面看都是一個各專業協調合作的多功能系統，它與傳統玻璃幕墻有很大差別。

3 結束語

合理的遮陽系統對玻璃幕墻建筑的藝術與技術的作用和效果，尤其是在建筑節能與智能化方面，都需要我們不斷地去開發和研究。對國內外建筑遮陽技術的調研；對適用性遮

陽構造方案的研究；對遮陽構造性能系數的研究；對適用遮陽系統節能軟件的開發；對遮陽構造藝術性的評價將是我們以后的工作重點。

建筑遮陽不應該僅是一組組物理數字計算，只要合理的整合技術和藝術，就可以成為具有表現力的建筑立面要素，成為可呼吸的建筑表皮，更好的發揮其作用，來實現建筑節能。