摘要：国家正在建设资源节约形社会，玻璃幕墙施工建设中，节能技术的应用逐渐增加，提高玻璃幕墙的应用效果，加强其构造、材料合理性，并需要充分考虑幕墙设计使用环节的经济效果，创造良好的经济效益。本文针对玻璃幕墙研究现状、节能技术及经济评价等方面进行了探讨，旨在提高幕墙施工的合理性。
关键词：建筑玻璃幕墙；节能设计；传热过程；经济效益
引言：当下建筑设计环节中，玻璃幕墙充分实现了将门、窗户融为一体的模式，实现了围护结构、装饰装修功能。玻璃幕墙的优势突出，导致其成为新型建筑的代表结构。大部分城市达到地标建筑均采用玻璃幕墙进行建设，如中央电台大楼、上海金茂大厦等，具有采光条件好的优势，但是其制冷、采暖等要求存在能耗耗费过大的隐患。为此，加强玻璃幕墙节能分析、提高其经济有效性是当下主要工作目标。
一、玻璃幕墙技能技术的重要价值
当代经济快速发展，带动了能耗消费量逐渐增加，建筑行业作为能耗主要部分，其节能问题较为关键。玻璃幕墙是建筑体构造的薄弱部分，需要考虑其保温、隔热效果的优化升级。玻璃热工性能较为关键，如单层玻璃隔热差、镀膜玻璃次之，中控玻璃具有良好的效果。新型隔热断桥铝材属于较为合理的材料，内部隔热条存在可充分实现降低导热系数的目的，对节能控制目标的实现具有积极影响。节能作为当下热门话题，降低能耗过高的危害是建筑行业的重要研究内容。此外，建筑设计环节中，需要考虑建筑立面、幕墙节能效果和技术水平的充分发挥。
二、幕墙建筑节能设计技术
1、设计原则
我国地理面积广，南北温差大，幕墙节能设计中，需要考虑下述要求：第一、严寒地区的幕墙设计，重点考虑冬季保温效果，如果夏季温度过高还需要考虑隔热设计。第二、国家当下针对幕墙的设计尚未形成规范化热工要求，幕墙设计需要参照外墙、窗户热工设计进行操作，需要提高整体传热过程的理论划分析。工程实践表明，幕墙传热一般分为三方面：幕墙外与空间的换热；外表面与空气见的对流传热；外表面与空间的辐射传热；幕墙内表面与室内空间的换热包括对流、辐射、热传导三方面，单层玻璃的热流传热中，需要考虑金属矿传热效果，一般可借助表面镀膜实现降低辐射的目的。第四、幕墙传热系数需要综合建筑施工环节、当地气候条件等要素。
2、双层呼吸式玻璃幕墙
双层幕墙一般是由两部分构成，包括内、外两层玻璃。与传统玻璃相比，双层幕墙具有能耗低、采光好、提高室内舒适度的优势。双层玻璃幕墙一般可借助三种方法进行整体保温效果的提升。根据空气流动特点一把可将幕墙分为两类：封闭式内循环、敞开外循环结构。前者借助空调系统进行室内空气流动性能的改善，提高整体通风效率，单子能好过高，在大型办公建筑中不适用。后者应用范围相对广阔。此外，根据双层玻璃幕墙的结构差异，可分为箱式双层幕墙、井箱式双层幕墙等结构。
箱式双层玻璃幕墙改善后可变为双层玻璃幕墙，改变后具有两种幕墙的特点。受境内上下温度差异过大的影响，需要考虑空气循环效果，保证通风效率满足预期要求。该结构一般在夏季长区域较为适用。
3、玻璃幕墙遮阳结构
玻璃幕墙遮阳结构设计具有降低阳光辐射量的特点，可降低空调系统能耗。遮阳一般采取立面设计，保证构件的外观美感、功能完善较为关键。遮阳设备需要与通风系统相结合，避免室内温度过高一引起的不适感，从而在不开空调的状况下，提高室内空气环境的合理性，避免能耗过高引起的危害。幕墙的遮阳设计中，需要考虑外界阳光、气候条件、通风等影响，以维持室内温度在一定范围内为基础设计原则，同时还要考虑外界阳光直射引起的眩晕感，借助遮阳板提高室内采光、通风合理性。必要时可在遮阳板进行散热设备装置处理。
三、经济评价分析
1、幕墙传热系数分析
严寒地区和寒冷地区的冬季,由于单层玻璃幕墙(下称“单玻幕墙”)的传热系数较大,导致室温降低,并且很容易在幕墙的内表面形成蒸气水珠和产生结冰现象。为了有效地改善上述地区幕墙的传热系数,采用断热铝中空玻璃幕墙(下称“断热幕墙”)是重要的措施之一。DIN4108规程规定,断热幕墙的传热系数K0不大于3.5W/(m2•K)。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆以单层玻璃为例进行分析，
(1)单层玻璃的热绝缘系数:R=0.011 m2•K/W
(2)单层玻璃的传热热绝缘系数:
R0=Ri+R+Re=0.11+0.011+0.04
=0.161 m2•K/W
(3)单层玻璃的传热系数K0为:
K0=1/R0=6.21 W/(m2•K)
2、节能经济评价
在我国,人们十分重视建筑成本的控制,而容易忽略通过适当地增加建筑成本而产生的建筑节能效果所带来的经济效益和社会效益。下面,我们通过计算和分析,对幕墙的建筑节能效果作出综合评价。
(1)设位于某地区的一幢商业建筑,幕墙面积为10 000m2,建筑的层高均小于4 m,每年的采暖天数为129d,考虑每天实际采暖10 h。分别按使用单玻幕墙和断热幕墙这2种方案计算其耗热量。根据《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ 19-87)(以下简称《暖通规范》)的规定,幕墙的基本耗热量为:
Q=αFK(tn-twn)
式中:Q-幕墙的基本耗热量(W);
α-幕墙的温差修正系数,取1.0;
F-幕墙面积,为10 000 m2;
K-幕墙的传热系数,单玻幕墙取6.4 W/(m2•K),断热幕墙取3.5 W/(m2•K);
tn-冬季室内计算温度,取19℃;
twn-采暖室外计算温度,取-9℃。
为简便计算,上式中设定:
①幕墙的结构类型为Ⅰ型;
②采暖室外计算温度取采暖室外计算(干球)温度值;
③未考虑通过幕墙的开窗、孔洞或屋顶、地面侵入室内的
冷空气的耗热量;
④未考虑通过幕墙缝隙渗入室内的冷空气的耗热量;
⑤未考虑建筑的朝向;
⑥Q仅为理论计算值。
单玻幕墙的基本耗热量Q1=1792 kW;
断热幕墙的基本耗热量Q2=980 kW。
(2)单玻幕墙比断热幕墙每年采暖多消耗的热量(热能)转换为电能E: (3)断热幕墙与单玻幕墙建筑节能效果的经济比较设单玻幕墙的单位造价为1300元/m2,断热幕墙的单位造价为1800元/m2,则初始投资增加500万元。电价(假定10年内不变)为0.70元/(kW•h),功率因素为0.9,单玻幕墙比断热幕墙每年采暖多支出的电费82万元。
断热幕墙到第7年即可收回全部所增加的建筑成本,到第10年,断热幕墙建筑节能所产生的经济效益要比单玻幕墙多256万元。表明断热幕墙的建筑节能所产生的经济效益是十分明显的。
幕墙是作为当下新技术，将新材料、新工艺融为一体，发展前景较为广阔。国内幕墙使用比例逐年增加，并以10%速度继续增长，为此，提高幕墙节能设计的合理性至关重要。本文从幕墙施工技术出发进行了探讨，针对投资回报进行了经济评价分析，提出幕墙节能技术的投资是完全可收回的，具有良好的经济效益。
结语：国内玻璃幕墙的发展前景广阔，当下常见的幕墙节能技术为双层玻璃幕墙。当下该技术的资金投入巨大，但是借助能耗降低可充分实现整体性能的提升。科技进步带动玻璃幕墙的应用逐渐增加，对国家经济效益的稳定增加具有重大意义，需要结合设计理念进行新工艺、新材料的开发，保证玻璃幕墙建设的优势充分发挥。
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[2]吴卫国. 浅谈玻璃幕墙建筑施工技术与质量控制措施 [J]. 科学向导 ,2012(12):23.
[3]项宝力, 张莹. 节能型建筑玻璃幕墙施工工艺研究[J].科技展望-建筑与工程, 2015.1.
论文作者:杨开辉
论文发表刊物:《基层建设》2017年第10期
论文发表时间:2017/7/26
标签：幕墙论文; 玻璃幕墙论文; 耗热量论文; 建筑论文; 系数论文; 采暖论文; 效果论文; 《基层建设》2017年第10期论文;