淺析公共建筑外窗幕墻的節(jié)能設(shè)計

朱立杰

中國中元國際工程有限公司，北京 100089

隨著社會的不斷發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，人們的需求層次已經(jīng)慢慢轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色環(huán)保和生態(tài)高效。在當(dāng)今能源日益緊張并且國家大力倡導(dǎo)環(huán)保的背景下，建筑設(shè)計作為社會活動的重要組成部分，其公共建筑的節(jié)能設(shè)計可以大大加快建設(shè)節(jié)約型社會的歷史進(jìn)程。實踐表明，公共建筑的外窗及透明玻璃幕墻是外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中熱量活動及損失較為嚴(yán)重的部位之一，所以針對公共建筑的門窗，其玻璃幕墻的節(jié)能化改造是提升建筑整體節(jié)能水平的有效方法之一。近些年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，公共建筑的建設(shè)也進(jìn)入到了黃金時代，尤其是大型的高層建筑、綜合體及地標(biāo)等公共建筑。由于公共建筑的功能及結(jié)構(gòu)各不相同且復(fù)雜性較高，所以針對建筑物的結(jié)構(gòu)特點來加強(qiáng)公共建筑的外窗幕墻節(jié)能施工成為了學(xué)者們研究的重要方向之一。

1 建筑幕墻節(jié)能設(shè)計的基本原則

針對公共建筑幕墻的節(jié)能化設(shè)計，首先，應(yīng)嚴(yán)格遵守當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)法律法規(guī)以及行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范守則，其次，應(yīng)該對施工地點周圍的狀況進(jìn)行充分的調(diào)研，充分考慮本建筑的布局及位置。從招標(biāo)文件中外窗幕墻的功能要求出發(fā)，從結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇等方面著手，在滿足使用需求的前提下設(shè)計合理的節(jié)能方案，在設(shè)計中要保證外窗幕墻的隔熱效果、隔音效果及氣密效果和抗風(fēng)能力。

1.1 公共建筑窗墻比的節(jié)能設(shè)計

由于日光從公共建筑外窗進(jìn)入室內(nèi)，所以其對取暖效果和照明效果有著重大的意義。公共建筑的外窗設(shè)計是否專業(yè)合理，將直接影響著空氣流動性及照明和取暖效果。此外，公共建筑的服務(wù)對象是大眾，所以在玻璃的透光和保溫效果相對于其他建筑更加優(yōu)良，以保證室外和室內(nèi)的熱量不會發(fā)生交換。在針對公共建筑外窗幕墻的實際設(shè)計中，首先，要測量建筑的日常風(fēng)向，通過軟件來模擬風(fēng)的實際情況；然后，根據(jù)測量及模擬數(shù)據(jù)來制定窗戶尺寸大小，并根據(jù)建筑實際情況來進(jìn)一步調(diào)整窗戶大小以保證采光良好；最后，計算出公共建筑窗墻比并對其設(shè)計結(jié)果進(jìn)行校對，以便保證公共建筑外窗幕墻節(jié)能設(shè)計達(dá)到最優(yōu)。

1.2 公共建筑外窗氣密性的節(jié)能設(shè)計

門窗在公共建筑中的主要功能是通風(fēng)換氣，在一些溫度較低的地區(qū)，室內(nèi)室外的晝夜溫差較大，所以在室外強(qiáng)風(fēng)的情況下容易出現(xiàn)較大的壓力差，導(dǎo)致外窗氣密性下降，使空氣從外部進(jìn)入到建筑內(nèi)部，引起室內(nèi)溫度產(chǎn)生波動。而在溫度較高地區(qū)，居民們一般使用空調(diào)來降溫，造成空氣不斷循環(huán)流動，在此過程中，熱風(fēng)會從門窗縫隙中進(jìn)入到室內(nèi)，使室內(nèi)溫度升高，從而加大空調(diào)耗電量。所以在公共建筑外裝幕墻的節(jié)能設(shè)計當(dāng)中，要根據(jù)不同地區(qū)實際情況來設(shè)計，確保外窗氣密性良好。

目前針對公共建筑外窗氣密性節(jié)能建設(shè)，主要有以下2個方法，第一個是選擇氣密性良好的材料，另一個是采用合適的窗型進(jìn)行節(jié)能設(shè)計。一般情況下外窗幕墻設(shè)計可以選用推拉窗、固定窗、及平開窗，設(shè)計人員可根據(jù)實際情況選擇適合環(huán)境的類型。其中，推拉窗的工作方式為來回滑動，所以很可能產(chǎn)生較大的氣流空間，使空氣形成明顯的環(huán)流狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致室內(nèi)溫度降低；平開窗結(jié)構(gòu)類型是窗扇和窗框之間運用封條密閉，封條一般采用橡膠制作，所以在關(guān)閉窗戶的前提下，室內(nèi)外氣流很難發(fā)生環(huán)流，但并不表示窗戶完全密閉，在窗子與墻體相連的位置，氣流可以通過兩者之間的縫隙進(jìn)入室內(nèi)；固定式外窗是直接被鑲嵌在門框中，窗框鑲嵌在墻體當(dāng)中，玻璃與窗框之間均使用密封膠進(jìn)行密封處理。所以，室內(nèi)外空氣很難發(fā)生流動，從而達(dá)到較好的氣密效果，大大節(jié)省了熱能及電能。

在密封材料選擇方面，雙層玻璃四周可以使用密封膠來進(jìn)行密封處理，密封膠可以起到很好的保溫及隔音效果。此外，也可以使用聚氨酯發(fā)泡體對門窗的邊緣進(jìn)行填充處理，也可大大提高公共建筑外裝幕墻保溫性能。由于硅化處理后的密封毛條外觀變的非常平整，可以大大提高外窗的抗凍性及隔音性等，所以也可以使用硅化處理后的密封毛條來對窗扇和窗框進(jìn)行密封處理。

1.3 公共建筑外窗和幕墻保溫隔熱的節(jié)能設(shè)計

為不斷提高外窗幕墻整體保溫效果，在公共建筑外窗幕墻節(jié)能設(shè)計中需要不斷提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能，一般情況下針對供建筑外窗和幕墻保溫隔熱節(jié)能設(shè)計，主要使用以下3種方法。

1.3.1 使用新型環(huán)保節(jié)能外窗

目前絕大多數(shù)公共建筑使用的都是傳統(tǒng)的外窗，而新型外裝中使用最多的是動態(tài)式外窗，主要是通過外墻窗戶預(yù)留洞口來安裝雙層窗戶，在實際安裝時，可以將內(nèi)外層窗戶的距離保持在10mm左右，使之達(dá)到保溫隔熱隔音效果。如溫度較高，可以使用保溫窗簾，反之則使用隔熱窗簾。通過外層窗保溫特性來及時吸收日光以便于在溫度較低時進(jìn)行取暖，從而大大降低了耗電量，也減少了公共建筑取暖產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)消耗。

1.3.2 適當(dāng)降低外窗傳熱系數(shù)

在針對公共建筑外窗幕墻的節(jié)能設(shè)計中，公共建筑節(jié)能設(shè)計第一要務(wù)就是使用較高性能節(jié)能門窗，以便于提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)，從而提高公共建筑保溫性。近年來，PVC型的門窗材料，可以很好地降低外窗傳熱系數(shù)，安裝非常方便，在公共建筑節(jié)能設(shè)計中得到了廣泛應(yīng)用，使外窗抗腐蝕性和抗老化性得到大大提高。另外，在外窗設(shè)置一定的遮陽裝置，可以有效減少輻射量，使冷靜期和外部熱量被阻絕在外，從而減少電能耗量，起到很好的保溫隔熱效果。

1.3.3 光電幕墻設(shè)計

在對于一些較為龐大的建筑物中，要設(shè)計出合理的節(jié)能體系，對整個系統(tǒng)節(jié)約開支、提高資源利用率都有著重要的意義。光電幕墻可以實現(xiàn)對太陽能的高效利用，在雙層鋼化玻璃中密封進(jìn)了太陽能轉(zhuǎn)換模板，將太陽能轉(zhuǎn)換成為電能，具有隔音、發(fā)電、裝飾和隔熱等功能，滿足了公共建筑節(jié)能幕墻設(shè)計中智能化和人性化的要求。在對其進(jìn)行設(shè)計的時候，需要對幕墻中的空腔充分利用，對電線予以隱藏，保證建筑設(shè)計的美觀性。光電幕墻加裝光電模板后，可節(jié)省傳統(tǒng)的建筑材料，能夠直接吸收太陽能，避免了墻面溫度和屋頂溫度過高，可以有效降低墻面及屋面升溫，減輕空調(diào)負(fù)擔(dān)。

2 公共建筑雙層換氣幕墻的節(jié)能設(shè)計

在很多大型寫字樓中，玻璃幕墻是主要的建筑材料，不能很好地實現(xiàn)通風(fēng)換氣，使得空調(diào)的耗能量不斷增加。在公共建筑外窗幕墻節(jié)能設(shè)計中，雙層換氣幕墻是現(xiàn)代發(fā)展中新型環(huán)保節(jié)能幕墻，在對光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境和熱工環(huán)境等進(jìn)行全面考慮后，需要根據(jù)相關(guān)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，可以使整體保溫、隔熱、通風(fēng)和遮陽等功能得到提高，對于保證公共建筑外觀美觀度起到重要作用。一般情況下，雙層換氣幕墻主要包括內(nèi)外2道幕墻，內(nèi)幕墻的設(shè)計一般采用全封閉模式，在室內(nèi)吊頂內(nèi)暖通系統(tǒng)的抽風(fēng)管和熱通道是相通的，同時內(nèi)幕墻中設(shè)置有通風(fēng)口，可以使室內(nèi)空氣順暢進(jìn)入熱通道，在空氣流動循環(huán)作用下，確保內(nèi)幕墻和外幕墻溫度基本一致，以達(dá)到保溫隔熱的整體效果。在外幕墻中設(shè)置有進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)裝置，同時與熱通道相連接，當(dāng)溫度過高時，可以打開熱通道上部和下部進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)裝置，使熱量被帶走；當(dāng)溫度較低時，陽光輻射產(chǎn)生的熱量，可以使內(nèi)幕墻的溫度逐漸升高，從而起到保暖的效果，達(dá)到減少電能耗量的目的。

3 我國玻璃幕墻設(shè)計的發(fā)展方向

隨著我國社會不斷的進(jìn)步，對我國公共建筑玻璃幕墻的設(shè)計要求也越來越高，因此，我們需要因時制宜，不斷適應(yīng)需求的變化，積極主動的思考，提高創(chuàng)新能力，更好地利用能源，降低能源消耗。現(xiàn)階段，玻璃幕墻在我國公共建筑的普遍使用，預(yù)示著我國建筑已經(jīng)走向了綠色節(jié)能、智能創(chuàng)新發(fā)展階段。為了保護(hù)環(huán)境提高能源利用率，防止地球生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化，能源匱乏現(xiàn)象出現(xiàn)，我們必須降低能源消耗，在玻璃幕墻設(shè)計中采用綠色節(jié)能減排的技術(shù)，吸取國內(nèi)外發(fā)展經(jīng)驗，確保其更好的向綠色節(jié)能、智能創(chuàng)新方向發(fā)展。與此同時，隨著我國建筑材料以及工藝的發(fā)展，帶動著玻璃幕墻設(shè)計也走向了藝術(shù)性、綠色性方向發(fā)展。目前，我國的經(jīng)濟(jì)，生產(chǎn)水平不斷提高，我國的玻璃幕墻設(shè)計不斷地展現(xiàn)出了新特性，更注重綠色節(jié)能的發(fā)展以及社會價值的追求，不僅為人們的生活工作增添了色彩，而且也為節(jié)能減排做出了新貢獻(xiàn)。

4 結(jié)語

總而言之，新能源、新技術(shù)不斷加入建筑行業(yè)領(lǐng)域。城市化建設(shè)腳步逐漸加快，規(guī)模不斷壯大，在公共建筑外窗幕墻上應(yīng)用節(jié)能理念，順應(yīng)國家和人民生活質(zhì)量發(fā)展趨勢，提高了公共建筑中整體保溫隔熱性能，有效節(jié)約能源，實現(xiàn)了對可再生能源的廣泛利用，為國家在未來國際可持續(xù)發(fā)展競爭中占得有利位置。