刍议节能型建筑幕墙设计

唐晓宁

摘 要：我们必须想办法来解决建筑对能源消耗的问题。而随着建筑玻璃幕墙的应用，不仅能让建筑物达到美观效果，还能减少大量的混凝土、钢筋用量和高耗能建材的使用，从而节约大量的资源和能源。

关键词：建筑幕墙 设计 原则 要求 节能型

前言

世界三大不可循环能源石油，煤炭，天然气在世界范围内都面临着短缺的问题，全世界的科学家也正在研究如何用生物能，水利，地热，风力，太阳能和核能来解决能源短缺问题，但这些新能源的成本都相对较高。而作为发展中国家的中国，由于我国的建筑设计标准的节能水平较低，建筑总能已近占到了45%.，

能源短缺问题就更加令人担忧了。下文就节能型建筑幕墙的设计要求、原则等方面进行了的具体分析。

1. 节能型建筑幕墙的设计要求

节能型幕墙的自然采光：自然采光与人工照明系统相比更有利于人们健康工作，它能够改变光线的视觉、颜色、强度。据相关统计资料显示，建筑照明所需能耗比重占总能耗的40%-50%，并且在需供冷的季节而产生废热所增加的冷负荷能耗比重占总能耗的30%-50%。因此，建筑幕墙有效地采光和合理地设计能够明显的降低建筑照明能耗。在建筑幕墙的设计中可以通过下面几种方式，提高幕墙的采光性能：①采用先进的玻璃材料；②合理设计幕墙采光面积；③选用先进的窗格系统或者采用可调节遮阳。节能型幕墙的自然通风：良好的通风可以消除微生物污染源，为人们提供大量的新鲜空气，提高室内的空气质量。

2. 节能型建筑幕墙的设计原则

节能型幕墙设计需要遵循以下三个原则（1）科学性原则：充分考虑建筑性能、功能等多方面因素，合理选择建筑幕墙的材料、型式、构造、窗墙面积；（2）经济性原则：建筑幕墙只是建筑节能和建筑围护体系的一部分，建筑节能需要全面考虑，只有达到经济和节能的有机结合，才能体现出建筑节能的价值；（3）适用性原则：全面掌握建筑和环境因的具体情况，以地方要求和国家规定为标准，严格贯彻落实国家的节能政策，妥善处理建筑高舒适度与低能耗间的关系。

3. 节能型建筑幕墙的设计分析

3.1 建筑节能玻璃的采用

建筑节能玻璃的选用主要考虑玻璃的光学性能与热特性，我国已经开发应用的建筑节能玻璃主要有：中空玻璃、低辐射玻璃、热反射镀膜玻璃、吸热玻璃等。中空玻璃内部的空气层的气体不产生对流，是一个封闭的空间，并且空气导热系数极低，仅为玻璃导热系数的1/27。

中空玻璃6mm+9A+6mm导热系数的计算：热阻R=R1+R2+Ra=0.008+0.008+0.14=0.156m2.K/W，公式中R表示玻璃的热阻，单位m2.K/W；R1表示玻璃外层的热阻，系数0.008m2.K/W；R2表示玻璃内层的热阻，系数0.008m2.K/W；Ra 表示空气层的热阻，系数0.14m2.K/W，中空玻璃的传热阻R0=R+Ri+Rc=0.306m2.K/W，6mm+9A+6mm中空玻璃的导热系数K=1/R0= 3.27W/ （m2.K）。因此，中空玻璃具有良好的隔热性能和节能效果，建筑幕墙采用6mm+9A+6mm中空玻璃可以明显地减少温差传热负荷。

3.2 玻璃幕墙的热工设计

玻璃幕墙的热工设计可以采用热通道玻璃幕墙，它能够有效降低夏季建筑制冷空调的能源消耗和热袭入，减少冬季建筑采暖供热的能源消耗和热损失。而热通道玻璃幕墙又分为敞开式外循环双层通风玻璃幕墙与封闭式内循环双层通风玻璃幕墙。敞开式外循环双层通风玻璃幕墙在外层玻璃幕墙设置有出风口与进风口，可以自然通风；封闭式内循环双层通风玻璃幕墙在内层玻璃幕墙设置有出风口与进风口，采用电机进行强制抽风，空气在室内循环流动。热通道玻璃幕墙平面结构图如图一。

玻璃幕墙热工设计必须要充分掌握其传热方式、热工性能参数。一般情况下，玻璃幕墙有三种传热途径：（1）玻璃与不锈钢铝合金金属框格的传热；（2）室内环境和室内空气与建筑玻璃幕墙内表面间的换热；（3）外界环境和周围空气与建筑玻璃幕墙外表面的换热；普通的建筑玻璃幕墙一般采用铝合金型材与单层玻璃的梁柱结构，而节能型建筑玻璃幕墙设计则采用导热性能好的中空玻璃和尼龙66等结构塑料的铝框，形成断桥，从而降低热传导，增大热阻。

3.3 隔热幕墙的节点设计

隔热幕墙主要是通过采用隔热断桥铝型材与中空玻璃来实现节能，而隔热断桥铝型材是利用隔热条将一个连续的隔热区域内的铝合金型材分隔成两个部分，从而进行隔热，隔热断桥铝型材平面结构图如图二所示。随着隔热断桥铝型材的应用，我国也开始将隔热断桥铝型材用于点支式隔热玻璃幕墙、隐框隔热玻璃幕墙、明框隔热玻璃幕墙等保温隔热性能要求较高的建筑中。同时，隔热幕墙设计中铝合金框的面积比玻璃面积要小得多，还要充分考虑中空玻璃的应用。采用6mm+9A+6mm中空玻璃，其传热系数K达3.27W/（m2.K），可以有效地降低建筑能耗。如果再向中空玻璃中充入惰性气体，那么中空玻璃的K值还可以达到1.3W/（m2.K）。

3.4 玻璃幕墙的气密性设计

建筑玻璃幕墙常用到的密封材料主要有：硅酮耐侯密封胶、橡胶密封条等，硅酮耐侯密封胶的优点是具有良好的耐污染、耐紫外线照射、耐侯性、耐水性等特点，硅酮耐侯密封胶主要用于建筑幕墙玻璃间的密封嵌缝，密封效果极好；橡胶密封条的优点是耐永久变形、耐老化、耐紫外线等特点，橡胶密封条主要用于型材与建筑幕墙之间，橡胶密封条和玻璃幕墙接触的一侧形成波浪型，胶条凭借自身的高弹性从而进行密封，能够有效地阻止空气渗透。

3.5 玻璃幕墙的遮阳设计

建筑玻璃幕墙遮阳有四种方式（1）垂直遮阳：太阳方位角是影响垂直遮阳效果的关键因素，它能够有效地遮挡住从窗侧面斜射、角度较低的阳光；（2）挡板式遮阳：挡板式遮阳适用于东西方位的窗口和阳光强烈地区，能够有效地遮挡住正射窗口、角度较小的阳光；（3）水平遮阳：水平遮阳适宜布置在接近南向与南向的窗口，从而形成较为理想的阴影区域，能够有效地遮挡住从窗口上方投射、角度较高的阳光；（4）格栅式遮阳：格栅式遮阳对各种角度、朝向的阳光都能够有效遮挡，并且室内的光线也更加均匀。

4、结束语

节能型建筑幕墙设计要采用合适的节能构造，选择合理的节能型材和玻璃，而目前建筑玻璃幕墙节能的影响因素主要有可见光透过率、空气渗透性、遮蔽系数、导热系数K值等。为了提高建筑玻璃幕墙节能性能，现代建筑幕墙主要采用隔热断桥铝型材、中空玻璃、热反射镀膜玻璃、镀膜玻璃等材料，以减少开启窗扇面积，减少空气渗透热损失，消除幕墙结构体系热桥，降低幕墙结构导热系数K值，提高建筑玻璃幕墙的密封性。

参考文献

[1] 陈峻，凌吉. 对应《公共建筑节能设计标准》的建筑幕墙设计方法与策略[C].绿色建筑与建筑技术，2006.

[2] 王福英. 节能型建筑幕墙构造设计与应用[C].二〇〇九年全国铝门窗幕墙行业年会论文集，2009.