节能技术在建筑幕墙设计中的运用

于世林

【摘要】随着我国现代建筑学科的产生和发展，人们的审美能力普遍提升，文化思想潮流带动设计风格不断变化，外立面装饰和建筑美感被人们广泛关注。幕墙对建筑外观的美观性具有重要的影响，但幕墙应用过度也会导致发光污染等其他问题，给人们生活的造成不便。随着绿色节能环保理念的不断深入，节能问题得到了人们的广泛重视。如何有效提高建筑工程节能施工水平是目前施工人员亟待解决的一大问题，合理选择节能型材料是一种有效的解决措施，可满足可持续发展要求。为提高建筑幕墙设计水平，降低建筑幕墙的能源耗损，针对建筑幕墙设计中节能技术的应用展开探讨。

【关键词】节能技术;建筑幕墙设计;运用【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.

近年来，建筑行业逐渐认识到“绿色”“节能”的重要性，在设计阶段也得到体现。建筑幕墙设计中应用节能技术，也可以达到经济性的目的。实际上，在建筑幕墙设计阶段，最主要的是优化建筑外结构，保证外观装饰性，延长使用期限。幕墙的设计与应用必然带来大量的资源损耗，是节能性目标实现最关键的影响因素。现阶段建筑设计行业确定了绿色、节能的发展理念，节能技术是建筑幕墙设计的关键因素，要在设计环节发挥优势，减少资源与能源损耗。

1、建筑幕墙的相关概述

建筑幕墙指的是建筑物不承重的外墙围护，通常由面板（玻璃、金属板、石板、陶瓷板等）和后面的支承结构（铝横梁立柱、钢结构、玻璃肋等）组成。主要有以下特点：（1）轻质化结构（天然石材厚度25mm，新型材料最薄达到1mm）;（2）品种多元化（包括石材、陶瓷板、微晶玻璃、高压层板、水泥纤丝维板、玻璃、无机玻璃钢、陶土板、金属板等）;（3）更高的安全性能;（4）快捷的施工技术;（5）优异的防水性能，延长了幕墙的寿命;（6）环保节能。

2、建筑幕墙节能设计要求

建筑幕墙设计工作需要提前分析附近环境，了解环境温度、光照与气候条件，关于建筑物所在朝向、高度与功能，也需要体现在节能设计中。选择节能技术时，应搭配施工技术共同分析，总结建筑幕墙设计可能存在的影响因素，重点关注采光、遮阳、传热性与水密性等性能，创建幕墙设计状态指标。建筑幕墙的节能设计要综合考虑当地气候，根据设计标准、幕墙功能和性能，科学选择形式、材料、构造。在设计过程中，将幕墙当作建筑物的一部分，与设计人员、暖通项目负责人实时交流，避免出现专业方面的问题，保障建筑幕墙设计质量。

3、建筑玻璃幕墙的绿色节能设计

3.1选择建筑玻璃幕墙绿色节能密封材料

绿色施工是建筑产业在未来发展的必然趋势，为了进一步满足此种需求，可在进行建筑玻璃幕墙节能设计过程中，对幕墙设计材料进行系统性选择。在开展此方面工作时，需要掌握幕墙工程的设计需求，即施工方设计的成果，不仅要满足绿色节能要求，也要满足常规建筑墙体的密封性与稳固性需求。在此种设计理念下，对幕墙设计材料进行选择。目前，建筑市场内常用的幕墙玻璃可以被划分为塑性玻璃与固性玻璃，而要满足建筑幕墙的密封性需要，可对材料与常用玻璃的粘结能力进行分析。其中，常用的幕墙玻璃有：白玻璃、LOW-E玻璃等，常用的粘结材料有：实维高胶条与PIB。除了要考虑上文提出的性能要求，还需要考虑玻璃密封胶体在正常环境下的有效时间、防渗漏能力与耐热能力等，只有选择的材料满足多种使用需求，才能将设计的材料应用到建筑玻璃幕墙的设计中。为此，选择市场内多种常用的建筑幕墙密封材料，对多种材料的使用性能进行分析，综合分析结果，选择与建筑幕墙工程匹配的密封材料作为施工材料，避免由于幕墙密封性不足导致墙体出现渗水、漏气等问题。对不同建筑幕墙密封材料的性能进行分析。在完成对不同建筑幕墙密封材料性能的分析后，需要对材料的其他性能进行对比，包括材料的抗紫外线能力、耐高温能力等。选择综合性能较优的材料作为建筑玻璃幕墙绿色节能密封材料。

3.2新型节能遮阳构件安装工艺

完成对建筑玻璃幕墙绿色节能材料的选择后，针对部分面积相对较大的玻璃幕墙，还需要对其自动调节设施进行设计，针对遮阳调节的自动化控制需要，在设计时，引入新型节能遮阳构件，并对遮阳构件的安装工艺进行优化创新。可以用作建筑玻璃幕墙的遮阳构件材料种类丰富，考虑到各个材料的物理特性、力学特征以及热工性能，选用高性能隔热和热反射玻璃材料制备的玻璃遮阳板作为玻璃幕墙遮阳构件，并在后续完成安装后引入光电光热转换技术。针对建筑自然通风问题，可利用双层玻璃幕墙结构解决遮阳和通风的问题。同时在遮阳构件当中引入电机带动齿轮机构和传动杆机构，使遮阳板能够完成自动转动，从而调节进入到室内的阳光，维持室内始终保持良好的光照条件和温度条件。除了选用实体铝型材以外，还可采用穿孔铝板和反射玻璃材料作为遮阳构件。根据不同建筑物的性质和设计风格以及不同地区的日照规律对遮阳设施进行科学选择。在对遮阳构件安装时，可引入帘幕结构，在不需要遮阳构件时可将其完全隱藏在玻璃幕墙的卷帘框架当中，通过卷帘框架又能够很好地修饰玻璃幕墙。利用遮阳构件具有的自动平衡功能，实现对玻璃幕墙的大面积整体整齐联动遮阳。

3.3基于柔性太阳能的光电幕墙结构设计

为了实现建筑玻璃幕墙的节能，在此基础上，设计一种基于柔性太阳能的光电幕墙，通过此种设计，满足工程设计的节能需求。而光电幕墙之所以可以被称之为柔性结构，是由于在光电板中安装的金属压片属于合成类材料，此种材料可以根据玻璃幕墙的具体排布设计，整体设计过程自由度较高，也正因如此，解决了玻璃幕墙工程在实施中存在的曲面安装工程板困难的问题。并且，此种材料的自重较轻，在施工中不需要在幕墙结构上安装其他的支撑类结构，因此，也节约了大量工程施工成本。从光电幕墙结构可知，其供电系统是由光电控制系统与玻璃幕墙结构系统构成，前者由多个硅晶体电池连接形成，不同的电池组之间由导线与电线进行连接，通常情况下，电线镶嵌在玻璃幕墙中空位置，并且，在玻璃膜与电池组之间由一层透明度极高的薄膜覆盖，可以避免由于薄膜过厚出现遮光问题。在设计玻璃幕墙结构时，需要全面考虑电池组、导线、集中供电芯片在其中的布设，所有的导线均需要通过变压器进行连接，每一个PV变压设备，均对应一个密封单元，从而构成了一个完整的幕墙供电结构。

4、建筑工程玻璃幕墙节能技术的应用

4.1优化和完善遮阳系统设置

在进行建筑工程玻璃幕墙遮阳系统设置的过程中，需要减少太阳直射对室内温度造成的不利影响。在实际施工阶段，遮阳体系具有十分重要的装饰作用，能够有效丰富和完善建筑外围的结构。目前，可供使用的玻璃幕墙类型较多，如固定遮阳、内外遮阳等，在对遮阳系统进行设置的过程中，需要结合工程的施工方式进行合理选择。

4.2强化玻璃幕墙的密封性能

开启扇是玻璃幕墙工程的主要组成部分，具有良好的密封作用。所以，为了进一步提高密封效果，保证密封条的质量，确保玻璃幕墙的耐久度和弹性，需要确保其气密性良好。在完成相关部件的安装工作后，需要确保密封条在压缩的状态下。

4.3合理选择玻璃幕墙节能材料

玻璃幕墙是目前建筑工程中应用十分广泛的一种围护结构，其主要优势体现在轻质、美观、透明等方面，但同时它也是建筑物热交换和热传导最为活跃和敏感的位置，与传统墙体相比，其热损失更高，因此，选择合理的节能材料非常重要。

4.4采光与保温系统的合理设计

建筑幕墙不但要保证其室内照明效果，还要保证其建筑立面效果。建筑过程中的绝大部分建筑都需要使用玻璃，与非透明玻璃相比，透明玻璃的保温性不佳。因此，空调消耗及相关采暖设施的投入和透明玻璃面积为正相关关系。比如金属、石墙等非透明幕墙，无法满足视觉通透、天然照明等功能需求。所以，在幕墙设计阶段，需要保证照明及保温的一致性，选择合理的材料，对窗面与墙面的比值进行合理调整。为了保证建筑物的传热系数下降，需要采取保温岩棉等相关措施。

4.5活动百叶技术

遮阳技术的主要作用为实现对建筑物冷热负荷的有效控制，从而避免直射太阳光对建筑冷热负荷造成不利影响。传统模式下，需要将遮阳罩安装在室外，但会对建筑的节能效果产生不利影响，主要表现在循环风管形成困难，无法有效控制热量。为了解决这一问题，需要加强对活动百叶技术的运用，该方法可以通过改变角度实现对太阳位置的有效调整，避免发生通风遮阳问题，提高节能效果。

4.6太阳光变向照明技术

该项技术能够完全替代传统的遮阳装置，通过幕墙上的光线反射装置将室外的日光反射至室内的天花板上，然后通过天花板反射至工作及生活区域，为人们的日常工作、生活提供照明。相较于传统模式下通过“光柱”形式进入室内的太阳光，该光照条件的柔和性和均匀性更好，能够有效减少直接射入的阳光形成的眩光，使日光在房间内及建筑物中的分布情况得到明显改善，能够深入至各个边角位置，有助于降低照明费用成本。

4.7光电幕墙技术

该项技术主要结合光电转换原理，将太阳能电池安装在两层玻璃中，具有良好的发电、隔音、隔热及装饰性能，属于新型幕墙的一种。不仅具备常规幕墙具备的一切性能，而且可以实现光能向电能的转化。另外，这一阶段并不会形成任何噪声或有害物质。将太阳能发电技术应用于建筑幕墙中，不会占用土地，光电板还可以取代传统幕墙面板材料，有助于降低成本。

结語：

新时代，建筑行业面临节能环保这一要求，建筑幕墙设计也要设定节能目标，减少幕墙材料、技术等带来的能源耗损。采用节能技术，既可以保证建筑幕墙的美观性、功能性，又能减少能源消耗，避免对周围环境带来影响，符合建筑行业可持续发展要求。

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