建筑幕墻保溫節能設計淺談

劉建威

豐日源建設集團有限公司 江蘇 無錫 214000

隨著時代的發展影響下，人們對現代建筑的要求不斷提升，不僅要求建筑物具有遮陽、采光好、保溫等效果，還特別注重建筑幕墻這一建筑外部裝飾結構和美觀性，人們對建筑物的需求也為建筑設計師們提供了設計依據，我國很多建筑施工當中對建筑幕墻進行廣泛運用。建筑幕墻的誕生讓現代建筑設計理念發生了巨大的變化，更改革了現代建筑方法、方式、工藝等，促進了我國現代建筑技術的迅速發展。但是在實際施工建筑當中，建筑幕墻充分體現了采光性能，讓建筑物更加美觀，卻導致建筑物的保溫效果并不理想，這與建筑工程設計的要求背道而馳，特別是北方地區進入寒冷冬季時，如果建筑物保溫性較差，會降低人們對生活環境的舒適感，所以，建筑幕墻設計師必須高度重視該問題。

1 建筑幕墻概述

目前建筑幕墻主要分為不同兩個方面，一方面是面板，一方面是支撐結構體系，兩組缺一不可，只有兩組結合才能形成建筑幕墻，建筑幕墻也是建筑物主體，所以，建筑施工建設中的建筑幕墻必須具備較強的變形力，能夠對其進行位移，更具有支撐能力。建筑幕墻類型比較多，目前市面上的類型主要有金屬建筑幕墻、玻璃建筑幕墻等。建筑幕墻和現代建筑外墻有著極大的不同，建筑幕墻建設不需要使用很多鋼筋、磚瓦以及混凝土，所以，這與我國能源匱乏問題完全相符合，所以，建筑幕墻在建筑項目建筑中有著較大的優勢。建筑施工中對于建筑幕墻的運用，不僅能夠很大程度的節省資源、能源的使用，也能起到節能環保的效果。然而任何一種產品的存在都是有利有弊，建筑幕墻也不例外，如果將建筑幕墻作用于建筑外圍護結構，和傳統墻體比較而言，其的隔熱功能和保溫性能較不理想，尤其熱損是傳統墻體的5倍之多，從建筑能耗的整體方面來看，建筑幕墻占比達到百分之四十[1]。

2 我國幕墻保溫施工技術的優勢

我國建筑行業近些年發展迅速，建筑企業為了讓建筑工程項目符合人們的生活需求，所以，針對施工地質、環境、氣溫等進行充分的考察，對當地的氣候特性等進行深入探究和分析，根據分析結果確定建筑墻體導熱系數，另外，也會對陽光照射程度等因素進行充分思量，通過對建筑工程施工制定相關施工規范要求，讓工程結構符合質量標準。在建筑項目施工當中，運用幕墻外墻保溫節能對建筑物有著積極影響，如運用外墻保溫技術可以避免外墻冷熱不均發生開裂等情況，還能預防施工過程中出現熱橋狀況，外墻保溫技術的運用更能延長建筑物的使用時間。下面就建筑施工項目中運用幕墻保溫施工技術的優勢做一介紹。首先，運用幕墻保溫施工技術能夠防止火災情況的發生，現代建筑中較少使用木材建筑材料，施工項目中使用的主要材料為化學合成材料，有些合成材料更被當作建筑物施工建設的主要材料，這類材料具有易燃性特性，所以，較易造成建筑物發生火災風險，火災一旦發生發展迅速較快，不僅會危及人們的生命安全，更會帶來較大的經濟損失，但是如果使用鋼筋砼墻體能夠完全解決上述問題。其次，我國城市化建設當中高層建筑居多，建筑物高處由于被風面承受的風力較大，再加上負壓所致較易導致保溫板發生脫落現象，鋼筋砼墻體卻不同，它的抗壓能力較強，更適用于高層建筑。最后，我國南方地區由于空氣較為濕潤，特別是室內環境濕度較大，水汽形成會導致墻體及保溫板之間產生結露，給保溫板的使用帶來嚴重影響。所以，對于這類問題運用鋼筋墻體結構就能完全規避。

3 建筑幕墻材料的選用在幕墻保溫節能設計中的應用

3.1 低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃

低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃都被叫做保溫鍍膜玻璃，兩種玻璃材料具有可見光、高通透性的特點，而且面對紅外線輻射會產生高反射反應，尤其面對遠紅外線輻射產生的反射率非常高，能夠讓大部分的可見光照射室內環境中，照射到室內物體的光產生的輻射長波依然在室內保持，有著較高的透明性。在建筑項目施工中運用低輻射玻璃及多功能鍍膜玻璃，不管是哪種玻璃材料都能提升能量的使用率，有些地區天氣較為寒冷，在建筑施工建設時會使用地傳輸太陽能量，通過將大量的熱輻射向建筑物內反射，從采暖建筑方面而言，保暖及節能作用非常顯著。低輻射玻璃及多功能鍍膜玻璃通常是作用于中空玻璃的制作，不會在項目建設中使用單片玻璃。如果使用其他玻璃材料制作中空玻璃，無法保證傳熱系數，低輻射玻璃及多功能鍍膜玻璃卻不同，這兩種材料制作的中空玻璃因為熱傳輸控制是一樣的，后者在降低熱量方面性能更佳。

3.2 熱反射鍍膜玻璃

這里所說的熱反射鍍膜玻璃，也被叫做陽光控制鍍膜玻璃，屬于具備反射太陽能作用的一種鍍膜玻璃。這類玻璃可以借助鍍膜透過可見光，將具有加熱功能的遠紅外光反射隔絕到建筑物外，玻璃材料所吸收的太陽熱能也會通過鍍膜將其隔離，讓熱散發到建筑物外，讓太陽熱的作用被削弱。數據顯示這類材料對太陽光發射率達到百分之二十以上，遮光性能較為突出。熱反射鍍膜玻璃可以有效控制建筑物內的熱環境，可以保證室內光線不會給人帶來較大刺激，提升人們的居住舒適度。

3.3 保溫巖棉

巖棉就是礦物棉，是一種無機材料，巖棉是大自然形成的礦物產品，沒有毒性，不會給人的身體造成損壞。如果在建筑項目中使用巖棉，能夠起到保溫、防火等作用，而且可以讓建筑結構使用壽命延長，價格低廉符合價值成本需求，讓建筑物具有保溫和隔熱性能，隔音效果也非常理想。西方國家在建筑項目建設中運用巖棉外墻外保溫隔熱比較普遍，由于巖棉外墻保溫隔熱具有防火的功效，所以，在防火等級要求較高的建筑項目中比較適用。

4 建筑幕墻結構優化在幕墻保溫節能設計中的體現

幕墻保溫節能設計中對于建筑幕墻結構的優化，主要探究雙層玻璃幕墻的幕墻結構形式，雙層幕墻是內層玻璃幕墻和外層玻璃幕墻形成，外層幕墻使用的為明框或隱框玻璃幕墻，內層幕墻主要為鋁合金門窗等。內層玻璃幕墻和外層玻璃幕墻會產生通風間層，空間較為密閉，外層幕墻下方是空氣進入的進風口，上方是空氣排出的排風口，會產生熱量緩沖層，對室內溫度起到調節的作用。對于比較寒冷的地方，對內層玻璃幕墻和外層玻璃幕墻進行科學設計，就能充分發揮其的作用和性能，尤其是冷、熱負荷相當的公共建筑中比較適用，和一樣的建筑比較，設計合理的雙層玻璃幕墻能耗節能占比達到百分之五十。

5 雙層玻璃幕墻系統的應用

(1)封閉式內循環雙層玻璃幕墻。這類幕墻比較適用于冬季比較寒冷的地方，外層玻璃幕墻屬于基本密閉的，通常是斷熱型材及中空鋼化玻璃結合，內層主要是單片鋼化玻璃型材玻璃幕墻，能夠打開窗戶。雙層幕墻中間的通風間層有120-200mm的厚度，在施工中會將通風間層和吊頂部位暖通系統排風管銜接，這樣就會產生從下而上的空氣循環，這種方式屬于強制性循環。

(2)封閉式內循環雙層玻璃幕墻。這類幕墻也被叫做呼吸式雙層玻璃幕墻，外層玻璃幕墻是單層玻璃和非斷熱型材構成，內層是單元幕墻，或者為隔熱幕墻。當寒冷的季節來臨時，需要將通風層進排風口關閉，陽光照射在換氣層內的空氣中，會讓其溫度逐漸上升，最終轉化為溫室效應，能夠保證內層玻璃溫度，減少了建筑物采暖能源的使用。炎熱季節到來時，將換氣層風口打開，通風間層內的熱量會被煙囪效應帶走，讓內層玻璃表面溫度減少，這樣人們更少依賴空調電器。再者，在控制進排風口方面，以及設計內層幕墻結構時，應該實現通風層給室內輸送新鮮空氣效果，對建筑通風質量也有著極大的影響。所以，這類的玻璃幕墻是將不同類型玻璃幕墻的優勢進行互相促進，互相補充，不僅保證了室內舒適度，更保證了室內自然通風。

(3)呼吸式雙層玻璃幕墻系統的應用。這類玻璃幕墻通風間層從水平方向上和多個房間銜接，從豎直方向而言對多個樓層進行了覆蓋，但是部分幕墻間通風間層沒有水平分隔，豎向也無分隔，只是利用外層幕墻，在屋頂位置進底層位置透風口具有通風性能。天氣寒冷后關閉外層幕墻通風口，利用通風間層產生的溫室效應讓室內溫度適宜，很大程度的降低了建筑物的能耗。炎熱天氣時將通風口打開，借助煙囪效應產生通風作用。這種系統在外層玻璃幕墻中運用，設置的開口較少，建筑物外部噪音較大，就特別適合使用這類系統。然而建筑內每個房間產生的聲音會利用通風間層傳遞，產生內部噪音。也可以完全開啟外層幕墻，但是進風和排風口不是很明確，不能借助煙囪效應產生自然通風。炎熱季節時打開外層幕墻，能夠將其當做遮陽裝置，讓內層幕墻承受的太陽輻射削弱；寒冷季節關閉外層幕墻，產生空氣緩沖層，提升了建筑的保溫性能。如果將外層玻璃幕墻開啟會讓內層玻璃幕墻風壓下降，能夠避免雨水進入內層玻璃幕墻，所以，可以將內層玻璃幕墻的窗戶一直打開，促進自然通風[2-3]。

6 雙層玻璃幕墻系統合理設計

如果當地氣候及建筑類型適合運用雙層玻璃幕墻，工作人員必須對內循環、外循環體系對內層玻璃、外層玻璃的各種性能要求有一個全面的認識和了解。外循環玻璃幕墻而言，內層幕墻使用的玻璃幕墻具有較好的保溫作用，這樣寒冷季節可以保溫，炎熱季節可以隔熱。外層幕墻主要為單層玻璃幕墻，具有防護的效能，讓夾層內的遮陽裝置不會因為雨水季節造成不同程度的損壞。另外，外層立面設置的開口能夠對夾層中的通風有效調節，內循環系統是內層幕墻，主要為傳統的單層玻璃幕墻，外層的幕墻相比較而言性能較好。還應該對空區間層寬度進行科學設計。間層如果寬度不符合要求范圍，會導致多個樓層出現串聯通風現象，尤其煙囪效應非常顯著，導致不能通風。如果建筑室內發熱量比較大，不能有效通風，寒冷季節無法保溫，炎熱季節不能散熱，更會增加空調使用率。另外，還應該對遮陽百葉進行合理設計。空氣間層如果未設計遮陽百葉，遮陽系數將非常低，而且占用了多余的建筑空間。從外循環系統方面來講，想要讓建筑形成良好的自然通風，夾層寬度應在400mm以上，如果想要縮小幕墻結構對建筑面積的占通，會將雙層幕墻間距變小，這樣需利用機械對夾層實現通風作用，一般夾層距離通常在100mm以上。從內循環系統來講，想要在各種類型的建筑項目中對空腔機械通風量進行合理設計，保證通風啟動溫度，必須對控制測量進行有效設計，這對能耗節約方面十分的關鍵。實踐證明，在間層中間偏外百分之十以上的寬度位置設置遮陽百葉，可能會發揮更好的通風及隔熱作用。

7 玻璃幕墻保溫技術分析

7.1 材料對保溫效果的影響

幕墻的保溫性能就是建筑物的幕墻在建筑物外部環境和內部環境中溫度存在差異，會形成阻抗進行熱傳導，熱傳導的特性是高溫位置將熱能傳導到低溫位置。如果以玻璃幕墻使用性能方面而言，保溫和隔熱性能其實與我國氣候及人的生活需求不相適應，因為玻璃密閉性過強，自然通風效果不理想，直接影響到能源消耗和設備的配備，因此，建筑師應該從整體的角度考量玻璃幕墻的保溫性能，還應該有效控制費用投入。如果想要提升保溫性能需要使用符合要求的優質材料。運用鋁型、玻璃等材料時，與幕墻體系、保溫技術密封手段有著密切的聯系性。一般運用的鋁型材料未裝入隔熱材料，隔熱斷橋鋁型材會在中間增加能夠隔熱的材料，具有較好的保溫效果。就保溫密閉技術方面分析，為了提升其的保溫性能，通常使用耐侯密封膠、密封膠條，這種材料的使用能夠讓室內空氣流動減少，提升幕墻透氣性，保證了幕墻的保溫隔熱作用。西方的很多國家在設計幕墻時選擇雙層幕墻，內層玻璃和外層玻璃都具有保溫效果，內層和外層玻璃之間的空間就好比保溫室，陽光照射到夾層內的空氣溫度也會上升，熱量會直接傳導到內層幕墻內部，讓室內溫度適宜，保溫作用非常理想[4-5]。

7.2 保溫技術的分析

為了能夠保留熱量，應該提升幕墻的保溫作用，這就需要對原材料進行深入研究，如，在選擇制作幕墻的材料時，可以使用中空玻璃，這是由于普通玻璃傳導系數比較高，熱傳導性能較好，大部分的太陽輻射都可接受，也能夠吸收很多熱量，但是也會散失大量的熱量，無法對熱量產生限制作用。由于不同的地區氣候和環境不同，可以運用多樣化的玻璃材料制作幕墻，通過對玻璃材料進行處理，讓其滿足人們保溫隔熱的需求，可以將一些元素加入到玻璃材料中，讓其可以轉化成吸熱玻璃，具備吸熱和隔熱能力，這樣能夠將吸收的大部分熱能傳導到建筑物內部，實現保溫的效果，尤其在北方冬季較為適用。還可以充分運用玻璃面鍍膜方式，將普通玻璃轉化成熱輻射玻璃，對紅外線起到反射作用，但是也減少了可見光的透射性，潛移默化的讓其采光降低，因此，在北方地區不宜使用。

8 結束語

現代建筑物項目建設中，建筑幕墻運用比較廣泛，屬于一種較好的外裝飾結構，不僅能夠提升建筑物的外部美觀度，也能保證建筑物的保溫隔熱效果，更符合節能環保要求，是當前建筑工程中不可缺少的重要部分。