淺談節(jié)能理念應(yīng)用于玻璃幕墻設(shè)計中

    隨著社會的不斷發(fā)展，環(huán)境污染及能源消耗已成為阻礙社會可持續(xù)發(fā)展的重要問題。同樣，中國的經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展也面臨著能源問題，據(jù)統(tǒng)計， 目前北京、 上海等大城市的建筑能耗已占全市總能耗的1/4，居于能耗的首位，其中公共建筑能耗又占建筑總能耗的大部分。

    幕墻主要是指懸掛或支承在主體結(jié)構(gòu)上的外墻，它的主要功能是作為建筑的外部維護結(jié)構(gòu)。公共建筑中的建筑圍護結(jié)構(gòu)廣泛使用的幕墻，幕墻在給建筑物帶來整體美觀的同時也存在著能源的消耗。據(jù)統(tǒng)計公共建筑的建筑耗能已達全社會能源消費量的27.6%[2]。這主要是因為在幕墻的設(shè)計過程中，設(shè)計師將新穎與華美作為幕墻設(shè)計的主要關(guān)注點，而往往忽視了幕墻節(jié)能的重要作用。與傳統(tǒng)的幕墻相比玻璃幕墻具有較好的建筑藝術(shù)效果，墻體自重輕，施工工期短，維護方便，但是造價高，能耗較大。因此本文就玻璃幕墻的節(jié)能理念在現(xiàn)代幕墻中的應(yīng)用提出了一些建議。

    現(xiàn)代的幕墻的設(shè)計首先應(yīng)保證以下兩個基本要求：

    （1）保證幕墻設(shè)計的整體美觀效果，幕墻的設(shè)計應(yīng)襯出建筑美，這就對設(shè)計人員提出了較高的要求，它需要設(shè)計人員有個整體的知識面，懂得將現(xiàn)代美學、建筑學科等知識靈活應(yīng)用。幕墻的整體美觀效果不僅是現(xiàn)代幕墻設(shè)計的基本要求也是適應(yīng)時代發(fā)展的需要。

    （2）保證幕墻安全、耐久。公共建筑對幕墻的整體安全性提出嚴格的要求，合理的幕墻設(shè)計可以減少經(jīng)濟損失，保障人民生命、財產(chǎn)安全。現(xiàn)代幕墻設(shè)計必須滿足防火要求，其窗間墻的填充材料應(yīng)采用不燃或者難燃材料；幕墻的防雷設(shè)計應(yīng)符合規(guī)范的要求，幕墻的防雷體系與主體結(jié)構(gòu)有著可靠的連接；幕墻采用的玻璃為安全玻璃，設(shè)計中應(yīng)有防止玻璃破碎墜落的方案，如在幕墻的下層設(shè)裙房，主要出入口設(shè)雨罩等。

    社會經(jīng)濟的發(fā)展、建筑行業(yè)設(shè)計水平的不斷提升，促使現(xiàn)代幕墻設(shè)計中越來越多的現(xiàn)代理念被應(yīng)用，對現(xiàn)代幕墻設(shè)計工作的發(fā)展與進步起到了極其重要的作用。傳統(tǒng)的幕墻設(shè)計只考慮了滿足安全、穩(wěn)定的基本工作要求，無法滿足社會可持續(xù)發(fā)展的需要，而將節(jié)能理念體現(xiàn)在現(xiàn)代幕墻設(shè)計中，最初投資雖有所增加，但從長遠來看，由于有節(jié)能的功能，超出投資的費用可以從長期節(jié)約下來的能源費用補回。節(jié)能理念在現(xiàn)代玻璃幕墻設(shè)計中，主要應(yīng)用在以下兩種形式：

    3.1 單層玻璃或者透明幕墻的節(jié)能

    所謂的單層透明幕墻是指采用了透明材料的幕墻。可見光和長波輻射在經(jīng)過普通玻璃時是大部分穿過的，當陽光直射到建筑物時，陽光中的可見光和長波到達室內(nèi)，致使室內(nèi)溫度過高，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，為了使室溫保持在一個令人舒適的溫度，必然要增加空調(diào)的電耗。對于這個特點，我們可以通過減少幕墻的使用面積、調(diào)整幕墻的位置、設(shè)置遮陽系統(tǒng)、合理選擇節(jié)能材料來提升建筑的節(jié)能性能。

    （1）減少玻璃幕墻的使用面積。當陽光直射時，使用面積的減少可以讓陽光較少的進入建筑內(nèi)部，降低熱透射量，不會使室內(nèi)溫度過高，空調(diào)的電耗相應(yīng)地也就降低。但是，在實際應(yīng)用中，幕墻設(shè)計為了追求立面效果，很少考慮這一節(jié)能方式。

    （2）調(diào)整幕墻的位置。幕墻的位置被建筑的朝向決定著，從節(jié)能的角度出發(fā)，在選取建筑的朝向時應(yīng)考慮采光、通風、日照及遮陽等要求。建筑方位的選擇是玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計的要素之一，特別是在大面積的玻璃幕墻，其建筑方位應(yīng)南北朝向，若處在東西朝向?qū)⒉豢杀苊獾奶幱陂L期日照中。

    （3）設(shè)置遮陽系統(tǒng)。在玻璃幕墻上設(shè)置遮陽系統(tǒng)，遮陽是目前有效的一種節(jié)能措施，遮陽可以減少陽光直射，達到延緩室內(nèi)溫度高峰時間段的目的，這就使得室內(nèi)溫度能夠基本處于一個幅值，室內(nèi)的溫度場比較均勻。當建筑物處于夏季時，不同朝向的墻面受到輻射的程度不同，造成墻面的日輻射強度和峰值的時間段也不同，所以不同的遮陽形式直接影響建筑物的節(jié)能效果。

    從位置上分，遮陽系統(tǒng)可以分為外部式和內(nèi)部式，有時外部式遮陽系統(tǒng)會影響到立面效果的光潔，則可以考慮內(nèi)部式遮陽。內(nèi)部式遮陽最常用的是使用窗簾，窗簾朝陽面材料的品質(zhì)直接影響遮陽的效果。從形式上又可以分成水平、垂直、綜合和擋板式。其應(yīng)用的范圍不同，朝向南北的建筑物可以采用水平式，而垂直式則可以用于正北、西北和東北向。綜合式用于東南或者西南走向，擋板式主要用于東西向。遮陽系統(tǒng)的采用不僅可以使建筑節(jié)能，若考慮其光影效果，則可以使建筑更華麗、美觀。

    （4）選擇合理的玻璃幕墻材料。玻璃熱透射率高，可見光和長波輻射可以大部分的穿過玻璃，所以當大面積使用玻璃幕墻時，要根據(jù)建筑所處的氣候區(qū)和窗墻比選擇玻璃，使幕墻的傳熱系數(shù)和玻璃的遮陽系數(shù)符合有關(guān)標準的規(guī)定[3]。這幾年由于技術(shù)的成熟出現(xiàn)了高性能玻璃，主要有鍍膜玻璃、中空玻璃，由這些高性能玻璃組成的幕墻技術(shù)已很成熟，其玻璃幕墻的導熱系數(shù)大大降低。

    3.2 雙層玻璃幕墻的節(jié)能

    雙層玻璃幕墻是由內(nèi)、外兩層玻璃幕墻組成，其節(jié)能主要是通過兩層幕墻中形成的一個通道體現(xiàn)，且在外層的幕墻設(shè)置了進、出風口，這一獨特的設(shè)計，不止使幕墻保溫隔熱性能得以提高，而且又滿足了外觀華麗的效果。

    雙層玻璃幕墻的工作原理可以用“煙囪效應(yīng)”來形容，通過與外界通風換氣，在冬季可以保持室內(nèi)溫度，使暖氣能長久的保持，達到減少取暖所需的能耗，在夏季陽光照射下，兩層幕墻中的通道空氣被加熱，空氣會自發(fā)地由下而上流動，通過與外界相連帶走了通道中的熱空氣，起了減低室內(nèi)溫度的效果。根據(jù)季節(jié)的不同可以在通道中選擇不同的填充物質(zhì)，在冬季可以選擇導熱系數(shù)小的填充物質(zhì)，在夏季就與之相反。幕墻中的換氣量更取決于風速和風向，在設(shè)計中為了防止夏季熱風倒灌，還應(yīng)隔斷在雙層玻璃幕墻的空間與通風口。

    玻璃幕墻的美觀與節(jié)能是可以一起體現(xiàn)出來的，隨著科學技術(shù)進步，出現(xiàn)了一些隔熱性能好、反光系數(shù)低的高性能玻璃，其產(chǎn)品使幕墻的使用功能、舒適度、美觀效果大大提高，而且逐漸向節(jié)能、綠色環(huán)保化、智能生態(tài)化方向發(fā)展。其中主要的代表有光電幕墻，光電幕墻是一種太陽能光電玻璃幕墻，它將集發(fā)電、隔音、隔熱、安全、裝飾功能于一體，它的出現(xiàn)充分體現(xiàn)了建筑的節(jié)能化。它通過將多個太陽能光電池鑲嵌在一種經(jīng)過特殊處理的具有極高透明度的玻璃中，電池之間通過導線來連接，經(jīng)過加固處理構(gòu)成了一個整體的光電模板。它充分體現(xiàn)了節(jié)能化， 太陽能電池發(fā)電不會排放二氧化碳或產(chǎn)生有害的氣體，也無噪音污染，并可用來發(fā)電，與環(huán)境有很好的相容性。它具有裝飾作用，太陽能光電板占有建筑面積小，且外觀晶瑩優(yōu)美，具有特殊的裝飾效果。

    玻璃幕墻設(shè)計與其節(jié)能效果有密切的關(guān)系，隨著社會的進步，科學技術(shù)的發(fā)展， 現(xiàn)代節(jié)能理念必然會廣泛應(yīng)用于幕墻從設(shè)計到施工的各個階段。玻璃幕墻的設(shè)計一定是朝向節(jié)能、綠色環(huán)保的方向發(fā)展的，新型玻璃幕墻技術(shù)也會以其華麗的色彩點綴著城市的美麗。