戚建华
（上海市建筑装饰工程集团有限公司，上海，200136）
【摘 要】建筑工程设计中建筑幕墙设计尤为重要，我国也特别重视建筑幕墙设计管理工作。建筑幕墙属于建筑外围护结构，其虽非主体结构荷载载体，却具有较好的节能环保性能，因此建筑幕墙发展前景相对乐观。然而，建筑幕墙节能环保性能虽好，一旦设计缺乏合理性便会有碍建筑美观及功能，为此，建筑幕墙设计最关键的内容应兼具节能性与美观性。本文主要探讨了建筑幕墙设计中应用节能技术的策略及其发展趋势。
【关键词】建筑幕墙设计；节能技术；发展趋势；应用策略
现代化社会的发展，使建筑幕墙设计实用性与科学性备受关注。而建筑幕墙设计要满足节能技术应用要求，体现幕墙设计经济美观、绿色节能等特征，业内人士必须熟练掌握和深入研究节能技术。所谓建筑幕墙即建筑外围护结构，其能够打破传统墙窗界限，将二者有效融为一体，通过虚实对比和线条明快的鲜明外形，充分突出现代建筑艺术特点与风格。然而，建筑幕墙节能性与美观性始终相互矛盾，为此在建筑幕墙设计中加强节能技术应用尤为重要。
一、建筑幕墙设计的现状与问题
（一）缺乏认识
当前，我国建筑幕墙设计中最普遍显著的问题，即对其重要性缺乏认识。在实际操作中大部分承包公司并不重视建筑幕墙设计工作，甚至在设计过程中明确要求设计师将幕墙设计放到最末，优先考虑其他相关因素如主体结构等。这种现状不利于优秀幕墙设计实施，更会导致设计者畏首畏尾，设计成果毫无创新性，严重同质化等。
（二）局限性设计
建筑幕墙设计除了缺乏对其重要性的认识，另一个相对普遍突出的问题即局限性。现代化社会无疑是技术性时代，这时期的幕墙设计必须满足视觉享受的需要，还要体现绿色节能、环保减排等特点，因此幕墙设计的要求非常高，必须突破传统局限于造型结构的设计。然而，实际操作时为方便施工和加快进度，往往采取幕墙设计与施工一体化的模式。最终局限性设计只会造成幕墙设计与时代发展脱节，也无法体现设计者的真实设计水平。
（三）缺乏协作性
纵观我国现阶段建筑设计单位现状来看，最突出的问题就是缺乏较强专业性的幕墙设计员。而鉴于幕墙设计者对建筑幕墙材料技术掌握不够全面，了解程度不够深入，也就造成了建筑幕墙设计欠缺合理性，从而无法保持建筑幕墙设计与施工的一致性，最终严重影响幕墙施工的顺利开展。
二、建筑幕墙节能技术设计原则
建筑幕墙设计尤其繁杂，必须综合考量多方面因素，其中首要考虑问题即幕墙节能技术的应用，以及与建筑整体结构相切合，只有达到这一点，建筑整体功能才能有效发挥，并实现幕墙的美观节能。同时，幕墙节能易受建筑物周遭环境的影响，比如环境温度、气候变化、日照强度等客观因素，均会影响幕墙的节能性能。为此，这就需要高度重视这些因素，科学合理地处理采光与遮阳、传热与水密性等关系，但值得注意的是要规避单一状态指标运用，而是运用多个状态指标，充分考虑项目实际与当地气候环境，根据一定的标准规范，并于幕墙性能及功能相结合，进而合理科学地选择幕墙构造、形式等。
三、建筑幕墙设计中节能技术的应用
（一）双层幕墙技术
所谓双层幕墙即内外两层幕墙共同组成的幕墙，一般可在外层幕墙设置进出风口，内层幕墙则采取悬窗结构形式，以达到视野开阔、立面通透的目的，再加上两层幕墙间可形成热通道，或是在幕墙顶部安装通风器等装置，即可实现自然柔和的通风换气与隔热保温，并对室内温度进行合理灵活的调节，从而为人们营造舒适的居住工作环境。通常现代建筑幕墙设计中这一节能技术的形式分为两种：一是封闭式，二是敞开式。而相比传统玻璃幕墙来说，双层幕墙主要特征即夹层设计，既能最大程度提高幕墙隔热保温性能，还能提供给遮阳构件安置的便利，在不破坏建筑外观效果的同时，进行有效合理的遮阳。
一般在夏季，双层幕墙可通过烟囱效应，实现自然的通风散热，促使室内温度得到有效下降；在冬季则可通过温室效应，促使保温效果提高与取暖能耗降低。比如，夏季日照情况下，双层幕墙通道内的空气能够随着加热而由下自上地进行流动，并达到将通道内热空气排除降低室内温度的目的；并且也可将半透明卷帘放下，利用卷帘反射消除一定的太阳辐射，以此降低室内温度和减少降温负荷，最终达成节能减排这一目的。再如，冬季日子情况下，可通过外层幕墙通风口关闭装置，提高幕墙内部空气温度，最大程度避免室内温度传递到外界，减少室内外温度差，起到良好的室内保温效果，节省室内取暖成本。冬夏两季热能传递方向示意图如下所示：
此外，通过空气、氩气填充也能大大提高节能效果，比如洁净氩气或空气双层幕墙等。而比较空气或氩气双层幕墙可知：采暖季节要实现采暖能耗降低，填充介质需尽量选择导热系数较小的；寒冷季节，由于受到幕墙系统导热系数影响，填充介质则以导热系数较大的为宜。这里需要注意一点，幕墙周边温度往往高于气象观测温度，故一般每层隔断的幕墙换气量往往由风速风向决定，并非单单靠烟囱效应；因此要避免夏季热风倒灌有必要隔断幕墙通风口及空间，或完全将外层幕墙打开，但该设计造价相对更高，也易降低冬季保温性能。
与此同时，双层幕墙与室内之间还有热缓冲区空间，比如常见的外包平台或阳台。这种设置的节能原理类似双层幕墙，但其空间相对较大，这就需要较好地处理通风问题，进行有效的热量风流，才能达到更好的降温效果。最重要的是这个空间与温室相似，可将之设置成绿色休憩地种植花草等，典型的案例：上海中心幕墙工程。
（二）光电幕墙技术
光电幕墙是一项最近十几年时间里逐渐发展起来的全新建筑幕墙节能设计技术，且无论在国际上亦或国内均得到了有效的尝试与应用。光电幕墙作为建筑立面幕墙，对太阳能利用有着得天独厚的巨大优势。当前，随着新型玻璃材料的研发与科技的进步发展，建筑要更好地利用太阳能就需要创新思维，而光电幕墙这种具有节能减排特点，能够融合多方面功能的技术无疑是最佳选择，其除了经济实用外，还能使人获得良好视觉效果。所谓光电幕墙即光电板，一种由若干光电电池串并联组成的电池阵列，再将其放入上层为透明、下层不限颜色的两层玻璃中，通过铸膜树脂热固所成的幕墙，这里值得一提的是光电板背面需接导线与线盒，才能有效转化太阳能为电能以供人们居住工作所用。除此之外，光电幕墙还能有效阻挡不利于人体的光线辐射，再加上其能够与墙面完美融合，故而备受社会各界的期待，可谓发展前景良好，有望在不久的将来得到普及应用。光电幕墙示意图如下：
（三）生态幕墙技术
所谓生态幕墙就是结合自然生态环境与建筑幕墙，其更重视人们对生活环境提出的要求，能够为人类营造更舒适优质的生活环境，能够愉悦人们身心达到环保效能。同时该技术还能实现资源重复利用，以及有效保护生态环境的目的。生态幕墙是在建筑生态化发展背景下随之发展起来的新兴技术，是一种能够针对建筑使用要求与功能改变建筑实体与色彩的建筑外围护结构，它以可持续发展、高新技术应用和生物气候缓冲层为主要战略与导向，具有健康舒适、节能减排等优势。
（四）其他节能技术
1、遮阳技术。据相关研究表明，建筑外围护结构隔热保温作用极易受各方面因素影响，其中影响最甚的即遮阳系统。通常影响遮阳系数的因素极多，比如外界环境变化、幕墙特征、使用材料等。而在建筑工程中遮阳系数主要指，穿透无遮阳措施与有遮阳措施的围护结构的太阳辐射热量比值。如果建筑幕墙遮阳系数不大，表明幕墙不易渗透太阳光，能够有效抵抗太阳辐射。现阶段遮阳技术的类型形式较多，包括百叶、挡板、水平式与垂直式遮阳等。因此，在选择遮阳形式时，必须综合考虑各方面因素如用户类型等。遮阳系统对太阳辐射所产生的热影响较大，故实际工作中技术人员必须采取科学合理的遮阳措施，才能有效实现建筑遮阳与节能的效用。
2、节能百叶技术。据了解，在建筑幕墙节能设计改革期间，被最广泛应用的一项技术便是节能百叶技术。虽然建筑幕墙实际施工过程中安装百叶对幕墙整体视觉效果影响较大，但该技术能够有效控制和调节室内负荷与太阳光照射，故而具有一定的节能效益。不过总体来说百叶节能效果相对较弱，通常只能对传统建筑幕墙节能改造起到部分改善作用。
（五）节能材料选择
建筑幕墙中玻璃面积所占比重极大，特别是热交换参与面积相当大，故建筑幕墙节能最重要的部分即玻璃。因此，选择节能玻璃时，必须根据实际情况选择种类，如背阳面或寒冷地区则以控制热传导的玻璃为主，最佳选择有中空玻璃等；日照时间长的向阳面则以控制太阳能入室降低空调负荷的玻璃为主，比如吸热、热反射等玻璃。现目前市场上常见的节能玻璃包括低辐射、中空、夹层、真空等玻璃种类，而由于种类的不同其特性亦不同。中空玻璃具有较好的隔热保温性能，但制作相对复杂；夹层玻璃具有较好的防护性能与质量，但多为复合型玻璃制品；低辐射玻璃具有较好的防辐射性能，可减少室内热量流失防止二次辐射；中空玻璃隔音效果较好，当前的应用非常广泛。中空玻璃示意图如下：
建筑幕墙系统中另一重要节能材料即铝合金型材，在选择过程中必须慎重考虑。该材料能够起到龙骨支承作用，达到稳定建筑幕墙结构的目的。为此，设计师应着重考虑其导热性、热胀冷缩等综合性能因素，对其进行合理科学的选择设计。此外，由于考虑到经济效益的问题，建筑幕墙设计中多会采取单层玻璃，然而单层玻璃隔热保温性能相对较差，这就需要应用保温材料。比如，增强建筑幕墙气密性方面可使用密封条，以此降低空气渗透量，达到热量损失减少目的。不过需要注意的是保温材料缺乏较好的防火性能，故此，相关部门和人员必须高度重视，积极研究有效的应对策略。
另外，建筑幕墙越来越受到设计单位的关注，并且在建筑外围护结构体系中应用相当广泛，建筑幕墙节能设计更是备受设计人员的重视，从一定程度上来说，建筑幕墙是建筑物节能工作的重点内容。建筑幕墙应用的节能技术具有多样化特性，包括如光电、遮阳、双层、生态、智能等幕墙技术，这些均为建筑幕墙节能技术发展的主要方向，且各具千秋、特点各异，能够达到高效节能的效果，值得幕墙技术人员对其进行深入的探究分析，以促进建筑幕墙节能技术持续健康发展。
结束语：
通过上文的分析可知，节能技术受到了社会各界的好评，建筑幕墙设计要适应时代发展需要，满足建筑节能要求，就必须加强幕墙节能技术的应用。在建筑幕墙节能设计过程中，设计人员必须严格遵循相关原则，努力提高自身节能意识与修养，不断改善人们居住生活办公的环境。此外，还要积极渗透可持续发展绿色环保观念等，以此提高人们居住办公环境的安全性和舒适性。
参考文献：
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[2]顾旭中,夏凌云.节能技术在建筑幕墙设计中的应用分析[J].房地产导刊,2015,(5): 310-310.
[3]何银丽.绿色节能技术在建筑幕墙设计中的应用探究[J].建筑工程技术与设计,2015,(13):1979-1979.
论文作者:戚建华
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年6月总第211期
论文发表时间:2016/8/12
标签：幕墙论文; 建筑论文; 节能论文; 遮阳论文; 节能技术论文; 玻璃论文; 技术论文; 《工程建设标准化》2016年6月总第211期论文;