建筑門窗幕墻設計的綠色節能技術

鐘莉

中國水利水電第八工程局有限公司

湖南省水利水電建設工程學校

中國水電八局高級技工學校

1 引言

伴隨我國建筑行業的迅猛發展，人們逐漸開始追求綠色節能的設計理念，綠色節能技術在不斷發展并逐步應用于建筑行業中。綠色節能技術已經成為未來建筑發展的主流，在提高節能效果的同時，能夠滿足低碳等方面的需求。因此，在建筑門窗幕墻設計中要科學、合理應用這一技術。

目前，玻璃鋼節能門窗、鋁塑復合門窗等各種新型節能環保產品已經占據了門窗市場的大半份額，能帶來巨大的社會效益和經濟效益[1]，因此，探索建筑門窗幕墻的綠色節能技術具有非常重要的意義。

2 門窗幕墻設計中采用綠色節能技術的發展意義分析

隨著我國經濟的日益增長,人們開始追求更高的生活品質，對建筑內部的環境質量要求越來越高，建筑行業面臨新的挑戰。在實際工程中，人們對于建筑中采光、保溫、節能等方面的要求更加的嚴格。

建筑門窗及幕墻工程設計過程中，科學、合理地應用綠色節能技術不僅能提高人們的舒適度和滿意度，還能使人們體會到節能環保技術帶來的科技感；其次,可以提高人們的環保意識，使周邊的人自覺參與到環境保護中來[2]。

因此，設計單位在開展建筑總體設計的時候，要結合建筑門窗及幕墻工程的具體情況進行設計，采用綠色節能技術能有效地提高建筑的節能環保效果。

3 建筑門窗幕墻設計中綠色節能技術存在的不足

3.1 綠色節能環保意識不足

隨著我國經濟的健康發展，在建筑工程的施工過程中，對建筑門窗及幕墻工程的設計改進非常的大。目前，建筑的門窗幕墻和傳統門窗幕墻相比進步非常明顯，但是，現階段的建筑門窗及幕墻工程設計過程中仍然存在很多的問題，部分建筑物的門窗及幕墻工程沒有按照綠色節能的理念去設計，造成了建筑項目的成本和工程量增多，出現這種現象的主要原因是設計人員在建筑設計的過程中，忽略了門窗及幕墻工程在建筑中的使用功能，導致建筑的節能效果不理想。

3.2 對綠色節能技術認識不到位

近年來，雖然我國的建筑門窗及幕墻工程的設計有了較大的改進，但在設計理念上還存在一定的問題。設計過程中不重視門窗幕墻，認為建筑門窗及幕墻工程在綠色節能方面的作用非常小，建筑門窗及幕墻工程中的綠色理念設計得不到重視。建筑門窗及幕墻工程設計過程中，沒有相應的綠色設計標準[3]；部分設計人員對門窗及幕墻工程的綠色節能技術把控不到位，這些都是影響門窗幕墻綠色設計的原因。

3.3 門窗幕墻設計過程中溝通不到位

隨著生活條件的日益提高，窗戶及幕墻在滿足住宅基本需求的前提下，還要達到節能環保理念與建筑設計的融合。滿足建筑整體設計的節能環保門窗幕墻在工程中沒有明顯的體現，導致有些設計出來的門窗及幕墻不能滿足綠色建筑的要求，因此在門窗及幕墻工程設計過程中要加強節能環保理念與建筑設計的融合，保證設計出能滿足建筑整體要求的節能環保門窗幕墻。

4 建筑門窗幕墻設計中的綠色節能技術

4.1 綠色節能玻璃幕墻設計

玻璃材質具有較好的導熱和傳播光的性能，但是在建筑門窗幕墻設計中需要對玻璃本身性能進行集成，以實現節能環保的應用效果，隨著現代科技的不斷進步，玻璃幕墻的使用已經成為現實。當前，市場基本都是采用中空玻璃來阻斷室內外熱傳導，降低光的透射率的方式，達到保溫、降低光輻射的目的，大幅降低了玻璃幕墻的能耗情況[5]。

玻璃幕墻的使用，由于南北方區域環境不同而產生的價值也是大不相同。在南方地區，玻璃幕墻能夠有效地減少太陽光進入室內，保證室內溫度舒適；北方區域，則是使更多的太陽輻射進入到室內，使室內的溫度能夠通過光能進行調節，南北方不同地域的使用使得玻璃幕墻的應用更加廣泛。

4.2 綠色節能保溫設計

在溫度較低的冬季，人們需要高溫度進行取暖，通過長時間的實踐經驗積累，門窗幕墻的保溫功能也得到較大的改善。其主要的功能就是對門窗幕墻的構件進行加工制作，前期對設計的施工圖進行細致的比對篩選，并檢測已經建好的建筑物，按照檢測所得的具體參數進行合理、科學地調整，在通過設計方以及監理方等相關部門同意后，才能夠對幕墻的構件進行加工制作以及進一步的安裝工作。

保溫膜的施工過程工程量龐大而且復雜，為了確保施工的質量安全、有效地提升保溫功能，相關施工人員一定要根據制定的工序來進行操作施工，在此基礎上，對質量一定要進行嚴格的管控[6]。

4.3 綠色節能采光通風設計

近年來，人們越來越重視建筑的自然采光以及通風功能，建筑行業開始逐漸使用呼吸式幕墻。在市場的刺激下，門窗幕墻迅猛發展,使得門窗幕墻的產量在逐年增多。要想滿足人們的實際需求，門窗及幕墻工程要使用綠色節能采光通風技術，一方面，需要在門窗及幕墻工程設計過程中，嚴格按照日出日落方向以及建筑陰影面積的變化進行設計；另一方面，還需要高端技術與人才來進行設計[7]。

隨著人們對幕墻要求的提高，傳統幕墻已不能滿足人們的需求,雙層呼吸式幕墻設計也開始逐漸進人到了人們的視野中。這種幕墻設計是一種理想的設計，在滿足對自然通風要求的同時，還可以滿足對綠色節能方面的要求，營造一個舒適的室內環境[8]。

4.4 綠色節能遮陽設計

通常而言，建筑內能源消耗較多的時間段分為夏季和冬季，夏季的能耗最多。部分建筑為了美觀采用玻璃幕墻進行建筑的裝飾，導致在夏季時陽光直接照射到室內，溫度偏高，室內的溫度調節只能通過空調系統進行，消耗巨大。

基于此，在進行建筑門窗及幕墻工程的設計過程中應該按照相應的施工規范進行建筑的遮陽設計，不能單純地追求建筑的美觀，全部采用玻璃幕墻的設計，應該綜合考慮遮陽設計和建筑的整體造型，在保證建筑美觀的同時，降低建筑的能耗。

5 實例分析建筑門窗幕墻設計中的綠色節能技術

5.1 工程概況

某市某寫字樓，項目位于某市新區出口加工區，周邊工業建筑繁多，園內主體建筑為三幢兩層鋼混結構的工業廠房，建筑面積約為36000m2，建筑使用年限50年。

項目業主為國內新興的電子商務集團。隨著集團規模的擴大，業主從2009年開始就在尋求將現在的舊廠房改造成符合現代要求的辦公建筑。然而，原有建筑不僅停車位嚴重不足，樓梯的位置及數量也與現行辦公規范有較大差距；內部空間上，原本的平面長度較長，進深很大，使得建筑中心部位無法獲得足夠的自然照明。而且由于原廠房建筑層高過高，也給未來的空調使用增加了不必要的負荷。

5.2 整體設計的確定

通過反復對比，設計最終決定摒棄傳統寫字樓建筑“宏偉、壯觀、活躍”等特點，著重突出建筑優雅、舒適、簡約和高效的一面，利用地面綠化、墻面綠化等綠化方式打造公園式寫字樓，打破之前給人的缺乏商務氛圍的印象，同時創造一個高科技產業的辦公區域。

5.3 綠色設計

在停車空間的設計上，設計師不僅大量增加停車位以適應現代辦公需要，同時盡力保證室外以綠化停車位為主，園區內特別配置的電動車充電樁也大大鼓勵人們綠色出行；而針對過高的廠房高度，建筑師在室內局部增加夾層以降低層高，這樣一方面提高了空間利用率，另一方面也減少了空調的消耗；設計師結合該市的氣候條件，將空間劃分為公共空間和私密空間；新的空調系統將主要服務于私密空間，通過密閉式吊頂和空間圍合隔墻形成被公共空間和外墻包裹的空間，大大節約了空調能耗；而公共空間部分則采用零空調的方式，利用私密空間的余溫和頂部天窗、側窗的開閉，自動調節自身溫度。

5.3.1 保留原有結構，增設天窗

為了減少建筑在結構改造這一塊的支出，設計師在創造性地將原有廠房轉換為理想的現代辦公環境的同時，最大程度地維持原有結構。在保留橫梁的基礎上，通過打開局部屋頂，拆除部分樓層板，調節了原本進深過大的平面。而由此形成的貫通一二層的系列開窗（圖1），使自然光線能夠毫無阻礙地到達建筑中心的多功能區域。這一設計在改善室內自然照明的同時，也極大地保障員工們在明亮、舒適、放松的環境中更多地交流、分享信息。

5.3.2 夾層設計

和常規的辦公空間相比，項目原有的三棟樓首層高度過高。因此，設計師通過調整空間尺度，在局部可適當降低層高的空間設計了夾層結構。這些夾層不僅為客戶增加了空間使用面積，也盡可能地減少了空調日常運作以達到能源的高效利用。

5.3.3 立面設計

為了避免夏季過于強烈的太陽光照，在拆除原有外墻使開放式空間最大化的基礎上，建筑師設計了一個特制的過濾系統來過濾強烈的太陽光。

通過在玻璃幕墻上噴印樹葉圖案的方式，一方面保護人們免于強烈陽光直射，另一方面抽象地表達了設計師對周邊自然環境的關注；與此同時，坐落于園區主入口左邊的Z樓，其立面變身為一片白色不銹鋼隔柵，將電子商務集團的英文介紹以鏤空字體圖案的形式表現出來，凸顯了設計特色的同時能夠有效遮擋過強陽光。

5.3.4 雙層呼吸式玻璃幕墻

設計師采用了雙層呼吸式玻璃幕墻以做到節能減排最大化。原理如下（圖2）所示：夏季打開上下通風口，通過室內外溫度差，使得空氣自然流通，從而在減少空調運作的前提下通風降溫；冬季關閉上下通風口，由于雙層玻璃的溫室效應，減少室內熱量散失[9]，從而實現節能保溫作用。此外，雙層玻璃在隔音方面效果也十分明顯。

綜上所述，舊建筑改造項目一直是國際建筑界極為重視的領域。通過對國際上各種先進設計案例的調研，創造性地將原本單調并缺乏合理性的建筑重新塑造成新型的綠色辦公空間，希望通過對此項目的改造來改善項目周邊的環境質量。

6 結束語

建筑的窗戶和幕墻設計，不但要兼顧實用的功能，還需要結合建筑行業低碳節能的綠色建筑理念。建筑設計師要從用戶的要求出發，全面考慮建筑的外形、節能、環保等，多角度利用綠色采光通風技術、隔熱效果遮陽功能和節能材料等，將其應用到建筑門窗及幕墻工程的設計中[10]。

建設單位要加強設計部門與施工部門的實時溝通，貫徹落實建筑設計的理念，并通過科學、有效的管理措施，凸顯出其應用價值，提高整體效益。