建筑玻璃幕墻的節能技術分析

于冬 張弘

摘要：在現代城市建筑中，玻璃幕墻技術的應用日益廣泛。玻璃幕墻具有新穎美觀的外形，極具裝飾效果，而且在建筑節能方面性能優良，因此，玻璃幕墻技術越來越受到人們的青睞。本文中探討了玻璃幕墻設計的基本要求，然后對現代建筑中幾種玻璃幕墻的應用進行分析，希望能夠促進我國建筑玻璃幕墻節能技術的發展。

關鍵詞：建筑；玻璃幕墻；節能；設計

中圖分類號：TE08 文獻標識碼： A

引言：

隨著人們對物質與精神生活要求的逐步提高，現代化的建筑走進了我們的生活。一方面人們對建筑形式多元化和個性化的追求，使建筑師對建筑造型個性化設計，導致建筑物體型系數增加。另一方面人們對建筑的自然采光、通透感、現代感的追求，導致建筑的窗墻比越來越大，也會使建筑單位能耗明顯增加。為此，我們呼吁設計師在滿足人們對建筑形式追求的前提下，也要充分考慮資源的利用與能源的流失，研制和設計出更節能、環保的建筑幕墻。在眾多形式的建筑幕墻類型中，玻璃幕墻為能耗最大的一種，因此如何做好玻璃幕墻的節能減排工作成為幕墻設計師的首要攻堅內容，本文就緊緊圍繞這一點進行深入的探討。

2、玻璃幕墻設計的基本要求

玻璃幕墻的設計應主要從以下幾項著手考慮。

首先應滿足結構強度及安全性的要求，這也是幕墻設計的最基本的要求。幕墻設計師在設計過程中，需要通過計算選用強度、剛度足夠的材料，防止幕墻受到外界風荷載、雪荷載、自重荷載、地震等作用，出現變形以致產生裂縫，以使其滿足結構和安全性的要求。其次要滿足使用者對其建筑美學、實用性和經濟性的要求，這往往是客戶對其最直觀、最直接的要求。另外就是從其功能、性能考慮，要滿足控制熱量傳遞、控制空氣交換、控制日光照射、控制雨水滲透、控制噪聲、防火、防雷等多方面的要求。在玻璃幕墻設計時不但要注重滿足業主和建筑設計師對幕墻外觀和強度方面的要求，也要顧及實際施工方便快捷，保證施工質量，達到節能要求。

3、幕墻設計的節能理念分析

科學技術的發展也進一步推動了玻璃幕墻的應用，尤其是在其形式的要求上更加體現了時尚、通透、靚麗、現代的元素。而玻璃幕墻的能耗問題也越來越明顯的影響著人們的生活，因此幕墻的設計不僅僅要求在外觀上和安全性上有所保障，還應該在節能上有所突破。玻璃幕墻的節能設計主要從兩個方面著手：（1）單層玻璃幕墻的節能設計；（2）雙層玻璃幕墻的節能設計。

3.1單層玻璃幕墻的節能設計

單層玻璃幕墻的透光性比較強，任何波長的光源都可以通過這種單層的玻璃幕墻進入室內，從而提高室內溫度，并且溫度不好控制，需要空調來調節，從而消耗了能源。而我們需要做的就是對單層玻璃幕墻進行必要的設計，使其能夠獲得最佳的室內溫度，盡最大的可能降低空調的使用，節約能源。一般說來，主要的操作方法有以下幾點：

（1）減少玻璃幕墻的面積，也就相當于減少了可以透過玻璃幕墻的光源量，降低了室內溫度升高的可能性，進而也就不需要利用室內空調來進行溫度的調節了；

（2）減少光照的另一個主要方法就是調整玻璃幕墻的朝向。在很大程度上，玻璃幕墻的朝向是由整體建筑的設計朝向所決定的，因此，也就需要我們對整個建筑進行事先規劃，如果當地光照較強，導致室溫較高的話，應該采取南北走向的建筑布局，以避免單層玻璃幕墻長期處于照射下；

（3）遮陽裝置的使用，這也是當前使用最為廣泛，效果也最好的一種玻璃幕墻設計方式。遮陽裝置的采用，可以零活的調控光源穿透玻璃幕墻的量，進而有效的控制室內的溫度變化。當光照不強時我們可以不采取遮陽措施，進而使陽光盡可能的進入室內而增加室內的溫度；而當光照較強且直射時，我們就可以采取遮擋或者半遮擋的方式來對陽光進行遮擋，進而阻止室內的溫度過度升高，從而保證室內一直保持人們感覺比較舒適的溫度，減少空調的使用。當前遮陽裝置的設計主要有兩種方式，一種是在玻璃幕墻外面設置遮陽裝置，另一種是在室內進行遮擋，后一種方式是目前較為常用的，其中最為常見的就是窗簾的使用；

（4）玻璃的選擇也會起到不同的節能效果，我們可以根據當地的具體光照程度，選取最合適的玻璃。如低輻射鍍膜玻璃（又稱Low-E玻璃），是在玻璃表面鍍上多層金屬或者其他化合物組成的膜系產品。這種玻璃對可見光有較高的透射率，對紅外線（尤其是中遠紅外）有很高的反射率，具有良好的隔熱性能。根據不同地區節能的實際需要，又有不同型號的Low-E玻璃：高透型Low-E玻璃，遮陽型Low-E玻璃和雙銀Low-E玻璃。在寒冷的北方地區，主要考慮保暖，應用高透型中空Low-E玻璃（膜面在第3面），冬季太陽熱輻射透過玻璃進入室內增加室內的熱能，而室內的暖氣、家電、人體發出的遠紅外被阻隔反射回室內，有效地降低暖氣能耗；在炎熱的南方地區，主要考慮遮陽阻熱，應用遮陽型中空Low-E玻璃（膜面在第2面），夏季能限制更多的太陽能進入室內，可有效的降低夏季空調的能耗；而雙銀Low-E玻璃，因其膜層中有雙層銀層而得名，突出了玻璃對太陽熱輻射的遮蔽效果，將玻璃的高透性與太陽輻射的低透過性巧妙的結合在一起。雙銀Low-E玻璃的使用不受地區限制，適合于不同氣候特點的廣大地區。

（5）斷熱型材的應用。由于玻璃幕墻的骨架系統均為金屬結構，而金屬為熱的良導體，成為了室內外冷熱傳遞的橋梁，無形中造成了室內冷熱能量的損失，為此我們應盡量選用斷橋隔熱型材作為玻璃幕墻的支撐結構。

3.2雙層玻璃幕墻的節能設計

雙層中空玻璃就是在兩層玻璃之間留出適當的間隔來，中間部分獨立的成為一個空間，在這樣一個空間內充入惰性氣體，就能夠較好的減少玻璃內外的熱交換，以這樣一種方式來實現玻璃的隔熱保溫作用，實現節能的目的。在條件及預算許可的情況下，可建議使用雙層幕墻。幕墻外層圍護結構可防風雨，內層防人員墜落，兩層幕墻分開施工外，基本構造與一般構件式幕墻沒什么區別，只是幕墻外層離墻體的空間較大，而且上下設置百葉，室內熱空氣進入幕墻中腔，上升后經幕墻頂部百葉排到室外，而室外較冷的空氣從幕墻底部的百葉進入幕墻中腔，再進入室內，通過熱空氣對流不斷循環，使室內空氣保持清新，有自然風冷的效果，從而節約空調用電，達到節能減排的目標。所以雙層幕墻又被稱為呼吸幕墻。

4、新型玻璃幕墻的建筑節能應用分析

隨著科學技術的進一步發展，一些節能的新型材料逐漸在玻璃幕墻上得到應用，并且在外觀上也有了重大的突破。目前較為流行的光電幕墻便很好地體現了這一點。光電幕墻的基本單元為光電板，光電板是由若干個光電電池進行串、并聯組合而成的電池陣列，將電池陣列放入兩層玻璃中（上層為透明玻璃，下層顏色任意）用鑄膜樹脂熱固而成，在光電板背面接線盒和導線，這樣就可以將太陽能轉化為電能為人們所使用。這種結構形式不僅能夠充分的利用太陽能資源來為我們服務，還能夠利用各種不同形式的造型，增強玻璃幕墻的美觀性，最大可能的為我們的生活帶來便利。此外，還會有更多新型的玻璃幕墻材料為我們的生活提供更多的服務。

5、結語

綜上所述，我們在利用玻璃幕墻來美化我們的建筑物的同時還應該充分考慮它的節能特性，通過合理的使用新型材料和改進結構形式等方式，達到理想的節能效果。雖然幕墻的節能設計可能會花費更多的時間和金錢，但是用發展的眼光從長遠看，建筑節能更是一項利在當代，功在千秋的事業。

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