节能玻璃在建筑节能设计中的应用分析

汪海滨

(淮安市现代建筑设计研究院有限公司,江苏 淮安 223200)

据权威机构调查显示,全球50%的能源消耗、15%～45%的环境总负担源于建筑活动,由此可见建筑节能设计在人类生存与发展中所发挥的重要作用,而作为现代建筑中应用最广泛的建筑材料之一,玻璃的节能也开始受到业界重视,节能玻璃的出现与广泛应用便得益于这种重视,而为了保证节能玻璃能够更好服务于建筑节能设计,正是本文就节能玻璃在建筑节能设计中的应用展开具体研究的原因所在。

1 常见的节能玻璃

普通平板玻璃对可见光和长波辐射的反射有限,这就使得其往往会导致夏季室内过热、冬季室内温度降低,而节能玻璃所具备的优秀保温隔热性能则能够解决普通平板玻璃存在的不足,热反射镀膜玻璃、吸热玻璃、中空玻璃、低辐射玻璃均属于较为常见且典型的节能玻璃。

1.1 热反射镀膜玻璃

通过金属或化合物薄膜,热反射镀膜玻璃能够实现太阳辐射和紫外线入射量的明显限制,其夏季室内隔热性能十分优秀,不过热反射镀膜玻璃在应用中往往会出现对可见光的阻挡过大、冬季无法较好利用太阳能问题,这点需要得到设计人员的重视。

1.2 吸热玻璃

通过掺入金属离子,吸热玻璃能够实现有选择的吸收太阳能,其同样具备较为优秀的夏季室内隔热性能,不过较低的透光率也使得吸热玻璃在太阳能利用领域存在不足。

1.3 中空玻璃

中空玻璃由两片或两片以上平板玻璃组合而成,通过玻璃之间的惰性气体层或干燥空气层,中空玻璃就能够实现对流及传导热损失的有效减少,其利用太阳能取暖的性能也较为优秀。不过值得注意的是,传统的中空玻璃往往会导致夏季室内温度持续上升,但中空玻璃中的真空玻璃能够较好避免这一问题[1]。

1.4 低辐射Low-E玻璃

通过真空磁控溅射法在优质浮法玻璃表面镀膜,即可实现夏季室内热辐射、冬季热流量流失的有效控制,而通过不同品种的低辐射Low-E玻璃选择,便能够满足不能地区的建筑需要,高可见光透过率、高红外线反射率是这一节能玻璃的特点所在,这也是低辐射Low-E玻璃拥有最优秀综合节能性能且在我国当下实现了广泛应用的原因所在[2]。

2 节能玻璃在公共建筑节能设计中的应用

2.1 应用原理

随着现代建筑业的快速发展,玻璃幕墙在公共建筑中的应用日渐常态化,基于节能玻璃的玻璃幕墙节能技术也在国内外实现了较为广泛的应用,该技术可以细分为静态节能、动态节能、智能控制和能源转化四类,结合研究重点本文主要对其中的静态节能进行分析。对于玻璃幕墙节能技术中的静态节能来说,降低幕墙的传热系数、提高幕墙气密性能、增强辐射控制三方面属于其核心思想,而这类思想转化为实际便需要得到节能玻璃的支持,节能玻璃将在其中发挥夏季遮阳、冬季充分利用太阳辐射等多种效用。

2.2 应用实践

(1)项目概况。为了更为直观介绍基于节能玻璃的玻璃幕墙节能技术,本文选择了南京市总建筑面积93182m2、高度51.8m的南方时代购物广场作为研究对象,该广场的节能设计按照《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)的要求,达到了节能的目的。

(2)节能计算。考虑到南方时代购物广场所在地属于夏热冬冷地区,设计过程前的计算需要结合窗墙比、体形系数以及节能设计方法,最终设计人员通过计算得出了各层的窗面积、墙面积、窗墙比,并得出了该建筑的体形系数为0.35,小于限制0.4。

(3)玻璃幕墙节能设计。在南方时代购物广场玻璃幕墙的应用中,本文围绕设计方法、节能设计两部分对其开展了深入分析,具体分析如下：①设计方法。结合“建筑热工性能判断表”开展具体设计,这一设计需要应用围护结构的传热系数；②节能设计。外墙为涂料的东向、北向、西向外窗选择了12mm空气层的塑钢中空玻璃窗,外墙为金属铝板的南向、西向外窗选择了9mm空气层的低辐射Low-E玻璃,并配上了PA断桥铝合金单框,设计人员在设计中充分考虑了外观造型美观、色彩关系和谐、结构搭配合理,由此该工程的节能性、经济性均得到了较好保障[3]。

3 节能玻璃在住宅建筑节能设计中的应用

3.1 应用原理

住宅建筑往往在门窗洞口保温隔热性能方面存在着不足,因此节能玻璃的也应围绕这种不足展开,这是由于玻璃窗允许太阳辐射进入室内往往会带来正面与负面两种影响,而阳光间+“双层皮”+智能玻璃立面便属于这一领域节能玻璃的常见应用。早在上世纪40年代,热反射镀膜玻璃便开始应用于住宅建筑领域,中空玻璃的应用则可以追溯到上世纪80年代,不过低辐射Low-E玻璃属于当下最受国内外建筑业青睐的节能玻璃。

阳光间+“双层皮”+智能玻璃立面属于较为典型节能玻璃在住宅建筑节能设计中的应用方式,由著名建筑设计师罗吉德设计的比尔市生态公寓便属于其中代表,罗吉德通过设计赋予了该公寓朝南的大阳台和贯通上下两层的温室,由此在节能玻璃支持下该公寓便具备着较为优秀的节能性能,春、秋、冬三季实现的温暖空气存储实现了20%～30%的房间所需热能提供,夏季则通过打开通风扇和玻璃隔断实现了室内温度的进一步降低。

3.2 应用实践

(1)项目概况。位于南京市的金奥大厦写字楼公寓大厦高60m,属于典型的塔楼式建筑,通过两栋建筑垂直相联接实现了公共空间的创建,该公共空间提供了会议室、游戏场、多功能厅以及阳光室。

(2)具体应用。在金奥大厦写字楼节能玻璃的具体应用中,这一应用可以细分为以下几个方面：①智能化玻璃立面。通过智能计算机控制,通风管与屋顶的结合能够实现任何季节的舒适度保证,同时具备的有声音缓冲带作用、减少能源消耗。便使得金奥大厦写字楼具备着较为优秀的性能；②LOFT设计概念。在LOFT设计概念的影响,整个大厦采用了无承重墙的、开放式的简约设计,这一设计与节能玻璃之间实现了更高质量的契合；③节能玻璃使用。整栋大厦设计应用了中空玻璃与低辐射Low-E玻璃两种较为典型的节能玻璃,由此实现了玻璃里面更好利用太阳能,空气流通循环所需要的能量也因此。

值得注意的是,除了金奥大厦写字楼外,近年来国内住宅建筑领域在节能玻璃的使用领域的发展速度日渐提升,结合中空玻璃和低辐射Low-E玻璃的双层智能玻璃便属于其中典型,由此便实现了进一步降低室内热量损失并灵活调节太阳能利用程度,双层智能玻璃能够支持下的30%太阳能房间热量提供,便直观证明了这一节能玻璃应用所具备的较强现实意义。

4 结论

综上所述,节能玻璃能够较好服务于建筑设计。而在此基础上,本文涉及的南方时代购物广场、金奥大厦写字楼等实例,则通过“建筑热工性能判断表”、智能化玻璃立面、LOFT设计概念等具体内容直观证明了本文研究的实践价值。因此,在相关领域的理论研究和实践探索中,本文内容便能够发挥一定参考作用。

[1]尚永涛.建筑节能与玻璃幕墙建筑遮阳技术的应用[J].建筑知识,2016(14)：41-43．

[2]陈谦.节能玻璃在建筑节能设计中的应用[J].节能,2014(06)：48-51．

[3]郭亮.关于住宅建筑节能设计的探讨[J].江西建材,2015(11)：43-43．