節(jié)能技術(shù)在建筑幕墻設(shè)計中的運用

于世林

【摘要】隨著我國現(xiàn)代建筑學(xué)科的產(chǎn)生和發(fā)展，人們的審美能力普遍提升，文化思想潮流帶動設(shè)計風(fēng)格不斷變化，外立面裝飾和建筑美感被人們廣泛關(guān)注。幕墻對建筑外觀的美觀性具有重要的影響，但幕墻應(yīng)用過度也會導(dǎo)致發(fā)光污染等其他問題，給人們生活的造成不便。隨著綠色節(jié)能環(huán)保理念的不斷深入，節(jié)能問題得到了人們的廣泛重視。如何有效提高建筑工程節(jié)能施工水平是目前施工人員亟待解決的一大問題，合理選擇節(jié)能型材料是一種有效的解決措施，可滿足可持續(xù)發(fā)展要求。為提高建筑幕墻設(shè)計水平，降低建筑幕墻的能源耗損，針對建筑幕墻設(shè)計中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用展開探討。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能技術(shù);建筑幕墻設(shè)計;運用【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

近年來，建筑行業(yè)逐漸認(rèn)識到“綠色”“節(jié)能”的重要性，在設(shè)計階段也得到體現(xiàn)。建筑幕墻設(shè)計中應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，也可以達(dá)到經(jīng)濟性的目的。實際上，在建筑幕墻設(shè)計階段，最主要的是優(yōu)化建筑外結(jié)構(gòu)，保證外觀裝飾性，延長使用期限。幕墻的設(shè)計與應(yīng)用必然帶來大量的資源損耗，是節(jié)能性目標(biāo)實現(xiàn)最關(guān)鍵的影響因素。現(xiàn)階段建筑設(shè)計行業(yè)確定了綠色、節(jié)能的發(fā)展理念，節(jié)能技術(shù)是建筑幕墻設(shè)計的關(guān)鍵因素，要在設(shè)計環(huán)節(jié)發(fā)揮優(yōu)勢，減少資源與能源損耗。

1、建筑幕墻的相關(guān)概述

建筑幕墻指的是建筑物不承重的外墻圍護(hù)，通常由面板（玻璃、金屬板、石板、陶瓷板等）和后面的支承結(jié)構(gòu)（鋁橫梁立柱、鋼結(jié)構(gòu)、玻璃肋等）組成。主要有以下特點：（1）輕質(zhì)化結(jié)構(gòu)（天然石材厚度25mm，新型材料最薄達(dá)到1mm）;（2）品種多元化（包括石材、陶瓷板、微晶玻璃、高壓層板、水泥纖絲維板、玻璃、無機玻璃鋼、陶土板、金屬板等）;（3）更高的安全性能;（4）快捷的施工技術(shù);（5）優(yōu)異的防水性能，延長了幕墻的壽命;（6）環(huán)保節(jié)能。

2、建筑幕墻節(jié)能設(shè)計要求

建筑幕墻設(shè)計工作需要提前分析附近環(huán)境，了解環(huán)境溫度、光照與氣候條件，關(guān)于建筑物所在朝向、高度與功能，也需要體現(xiàn)在節(jié)能設(shè)計中。選擇節(jié)能技術(shù)時，應(yīng)搭配施工技術(shù)共同分析，總結(jié)建筑幕墻設(shè)計可能存在的影響因素，重點關(guān)注采光、遮陽、傳熱性與水密性等性能，創(chuàng)建幕墻設(shè)計狀態(tài)指標(biāo)。建筑幕墻的節(jié)能設(shè)計要綜合考慮當(dāng)?shù)貧夂颍鶕?jù)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、幕墻功能和性能，科學(xué)選擇形式、材料、構(gòu)造。在設(shè)計過程中，將幕墻當(dāng)作建筑物的一部分，與設(shè)計人員、暖通項目負(fù)責(zé)人實時交流，避免出現(xiàn)專業(yè)方面的問題，保障建筑幕墻設(shè)計質(zhì)量。

3、建筑玻璃幕墻的綠色節(jié)能設(shè)計

3.1選擇建筑玻璃幕墻綠色節(jié)能密封材料

綠色施工是建筑產(chǎn)業(yè)在未來發(fā)展的必然趨勢，為了進(jìn)一步滿足此種需求，可在進(jìn)行建筑玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計過程中，對幕墻設(shè)計材料進(jìn)行系統(tǒng)性選擇。在開展此方面工作時，需要掌握幕墻工程的設(shè)計需求，即施工方設(shè)計的成果，不僅要滿足綠色節(jié)能要求，也要滿足常規(guī)建筑墻體的密封性與穩(wěn)固性需求。在此種設(shè)計理念下，對幕墻設(shè)計材料進(jìn)行選擇。目前，建筑市場內(nèi)常用的幕墻玻璃可以被劃分為塑性玻璃與固性玻璃，而要滿足建筑幕墻的密封性需要，可對材料與常用玻璃的粘結(jié)能力進(jìn)行分析。其中，常用的幕墻玻璃有：白玻璃、LOW-E玻璃等，常用的粘結(jié)材料有：實維高膠條與PIB。除了要考慮上文提出的性能要求，還需要考慮玻璃密封膠體在正常環(huán)境下的有效時間、防滲漏能力與耐熱能力等，只有選擇的材料滿足多種使用需求，才能將設(shè)計的材料應(yīng)用到建筑玻璃幕墻的設(shè)計中。為此，選擇市場內(nèi)多種常用的建筑幕墻密封材料，對多種材料的使用性能進(jìn)行分析，綜合分析結(jié)果，選擇與建筑幕墻工程匹配的密封材料作為施工材料，避免由于幕墻密封性不足導(dǎo)致墻體出現(xiàn)滲水、漏氣等問題。對不同建筑幕墻密封材料的性能進(jìn)行分析。在完成對不同建筑幕墻密封材料性能的分析后，需要對材料的其他性能進(jìn)行對比，包括材料的抗紫外線能力、耐高溫能力等。選擇綜合性能較優(yōu)的材料作為建筑玻璃幕墻綠色節(jié)能密封材料。

3.2新型節(jié)能遮陽構(gòu)件安裝工藝

完成對建筑玻璃幕墻綠色節(jié)能材料的選擇后，針對部分面積相對較大的玻璃幕墻，還需要對其自動調(diào)節(jié)設(shè)施進(jìn)行設(shè)計，針對遮陽調(diào)節(jié)的自動化控制需要，在設(shè)計時，引入新型節(jié)能遮陽構(gòu)件，并對遮陽構(gòu)件的安裝工藝進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新。可以用作建筑玻璃幕墻的遮陽構(gòu)件材料種類豐富，考慮到各個材料的物理特性、力學(xué)特征以及熱工性能，選用高性能隔熱和熱反射玻璃材料制備的玻璃遮陽板作為玻璃幕墻遮陽構(gòu)件，并在后續(xù)完成安裝后引入光電光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)。針對建筑自然通風(fēng)問題，可利用雙層玻璃幕墻結(jié)構(gòu)解決遮陽和通風(fēng)的問題。同時在遮陽構(gòu)件當(dāng)中引入電機帶動齒輪機構(gòu)和傳動桿機構(gòu)，使遮陽板能夠完成自動轉(zhuǎn)動，從而調(diào)節(jié)進(jìn)入到室內(nèi)的陽光，維持室內(nèi)始終保持良好的光照條件和溫度條件。除了選用實體鋁型材以外，還可采用穿孔鋁板和反射玻璃材料作為遮陽構(gòu)件。根據(jù)不同建筑物的性質(zhì)和設(shè)計風(fēng)格以及不同地區(qū)的日照規(guī)律對遮陽設(shè)施進(jìn)行科學(xué)選擇。在對遮陽構(gòu)件安裝時，可引入簾幕結(jié)構(gòu)，在不需要遮陽構(gòu)件時可將其完全隱藏在玻璃幕墻的卷簾框架當(dāng)中，通過卷簾框架又能夠很好地修飾玻璃幕墻。利用遮陽構(gòu)件具有的自動平衡功能，實現(xiàn)對玻璃幕墻的大面積整體整齊聯(lián)動遮陽。

3.3基于柔性太陽能的光電幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了實現(xiàn)建筑玻璃幕墻的節(jié)能，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計一種基于柔性太陽能的光電幕墻，通過此種設(shè)計，滿足工程設(shè)計的節(jié)能需求。而光電幕墻之所以可以被稱之為柔性結(jié)構(gòu)，是由于在光電板中安裝的金屬壓片屬于合成類材料，此種材料可以根據(jù)玻璃幕墻的具體排布設(shè)計，整體設(shè)計過程自由度較高，也正因如此，解決了玻璃幕墻工程在實施中存在的曲面安裝工程板困難的問題。并且，此種材料的自重較輕，在施工中不需要在幕墻結(jié)構(gòu)上安裝其他的支撐類結(jié)構(gòu)，因此，也節(jié)約了大量工程施工成本。從光電幕墻結(jié)構(gòu)可知，其供電系統(tǒng)是由光電控制系統(tǒng)與玻璃幕墻結(jié)構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)成，前者由多個硅晶體電池連接形成，不同的電池組之間由導(dǎo)線與電線進(jìn)行連接，通常情況下，電線鑲嵌在玻璃幕墻中空位置，并且，在玻璃膜與電池組之間由一層透明度極高的薄膜覆蓋，可以避免由于薄膜過厚出現(xiàn)遮光問題。在設(shè)計玻璃幕墻結(jié)構(gòu)時，需要全面考慮電池組、導(dǎo)線、集中供電芯片在其中的布設(shè)，所有的導(dǎo)線均需要通過變壓器進(jìn)行連接，每一個PV變壓設(shè)備，均對應(yīng)一個密封單元，從而構(gòu)成了一個完整的幕墻供電結(jié)構(gòu)。

4、建筑工程玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

4.1優(yōu)化和完善遮陽系統(tǒng)設(shè)置

在進(jìn)行建筑工程玻璃幕墻遮陽系統(tǒng)設(shè)置的過程中，需要減少太陽直射對室內(nèi)溫度造成的不利影響。在實際施工階段，遮陽體系具有十分重要的裝飾作用，能夠有效豐富和完善建筑外圍的結(jié)構(gòu)。目前，可供使用的玻璃幕墻類型較多，如固定遮陽、內(nèi)外遮陽等，在對遮陽系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置的過程中，需要結(jié)合工程的施工方式進(jìn)行合理選擇。

4.2強化玻璃幕墻的密封性能

開啟扇是玻璃幕墻工程的主要組成部分，具有良好的密封作用。所以，為了進(jìn)一步提高密封效果，保證密封條的質(zhì)量，確保玻璃幕墻的耐久度和彈性，需要確保其氣密性良好。在完成相關(guān)部件的安裝工作后，需要確保密封條在壓縮的狀態(tài)下。

4.3合理選擇玻璃幕墻節(jié)能材料

玻璃幕墻是目前建筑工程中應(yīng)用十分廣泛的一種圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其主要優(yōu)勢體現(xiàn)在輕質(zhì)、美觀、透明等方面，但同時它也是建筑物熱交換和熱傳導(dǎo)最為活躍和敏感的位置，與傳統(tǒng)墻體相比，其熱損失更高，因此，選擇合理的節(jié)能材料非常重要。

4.4采光與保溫系統(tǒng)的合理設(shè)計

建筑幕墻不但要保證其室內(nèi)照明效果，還要保證其建筑立面效果。建筑過程中的絕大部分建筑都需要使用玻璃，與非透明玻璃相比，透明玻璃的保溫性不佳。因此，空調(diào)消耗及相關(guān)采暖設(shè)施的投入和透明玻璃面積為正相關(guān)關(guān)系。比如金屬、石墻等非透明幕墻，無法滿足視覺通透、天然照明等功能需求。所以，在幕墻設(shè)計階段，需要保證照明及保溫的一致性，選擇合理的材料，對窗面與墻面的比值進(jìn)行合理調(diào)整。為了保證建筑物的傳熱系數(shù)下降，需要采取保溫巖棉等相關(guān)措施。

4.5活動百葉技術(shù)

遮陽技術(shù)的主要作用為實現(xiàn)對建筑物冷熱負(fù)荷的有效控制，從而避免直射太陽光對建筑冷熱負(fù)荷造成不利影響。傳統(tǒng)模式下，需要將遮陽罩安裝在室外，但會對建筑的節(jié)能效果產(chǎn)生不利影響，主要表現(xiàn)在循環(huán)風(fēng)管形成困難，無法有效控制熱量。為了解決這一問題，需要加強對活動百葉技術(shù)的運用，該方法可以通過改變角度實現(xiàn)對太陽位置的有效調(diào)整，避免發(fā)生通風(fēng)遮陽問題，提高節(jié)能效果。

4.6太陽光變向照明技術(shù)

該項技術(shù)能夠完全替代傳統(tǒng)的遮陽裝置，通過幕墻上的光線反射裝置將室外的日光反射至室內(nèi)的天花板上，然后通過天花板反射至工作及生活區(qū)域，為人們的日常工作、生活提供照明。相較于傳統(tǒng)模式下通過“光柱”形式進(jìn)入室內(nèi)的太陽光，該光照條件的柔和性和均勻性更好，能夠有效減少直接射入的陽光形成的眩光，使日光在房間內(nèi)及建筑物中的分布情況得到明顯改善，能夠深入至各個邊角位置，有助于降低照明費用成本。

4.7光電幕墻技術(shù)

該項技術(shù)主要結(jié)合光電轉(zhuǎn)換原理，將太陽能電池安裝在兩層玻璃中，具有良好的發(fā)電、隔音、隔熱及裝飾性能，屬于新型幕墻的一種。不僅具備常規(guī)幕墻具備的一切性能，而且可以實現(xiàn)光能向電能的轉(zhuǎn)化。另外，這一階段并不會形成任何噪聲或有害物質(zhì)。將太陽能發(fā)電技術(shù)應(yīng)用于建筑幕墻中，不會占用土地，光電板還可以取代傳統(tǒng)幕墻面板材料，有助于降低成本。

結(jié)語：

新時代，建筑行業(yè)面臨節(jié)能環(huán)保這一要求，建筑幕墻設(shè)計也要設(shè)定節(jié)能目標(biāo)，減少幕墻材料、技術(shù)等帶來的能源耗損。采用節(jié)能技術(shù)，既可以保證建筑幕墻的美觀性、功能性，又能減少能源消耗，避免對周圍環(huán)境帶來影響，符合建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展要求。

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