摘要：作为建筑外墙立面的围护结构，玻璃幕墙有效集中了建筑工程的装饰功能与实用功能，能够在充分彰显实用性的基础上，促使建筑物整体外观美学意义的进一步提升。玻璃幕墙在应用过程中一直存在能耗较高的问题，所以应该对玻璃幕墙进行有效的节能设计，将玻璃幕墙能耗降到最低。本文就玻璃幕墙节能设计进行探讨。
关键词：玻璃幕墙；节能设计
1、玻璃幕墙分类
1.1按构件分类
（1）框架式幕墙：框架式幕墙是指在项目现场完成立柱、横梁框架安装后，进行玻璃面板安装的一种幕墙结构形式。框架式幕墙设计施工简单、材料存放方便，但幕墙施工需要主体施工完毕后进行，施工持续时间长，且现场作业受天气环境影响较大框架式玻璃幕墙根据面板与框架位置不同分为明框式玻璃幕墙、隐框式玻璃幕墙明框玻璃幕墙的金属框架显露在玻璃而板表而，玻璃面板嵌入在枢架型材凹槽内，明框玻璃幕墙因其设计施工简单且操作性能可靠，是目前建筑领域最传统的幕墙形式；隐框玻璃幕墙是指金属框架隐藏于玻璃面板背面，玻璃面板所承受的竖向荷载和水平荷载，依靠玻璃结钩胶传递至金属框架，因此从建筑室外看不见金属枢架，建筑立面形成大面积镜面效果。隐枢玻璃幕墙分为全隐框玻璃幕墙和半隐框玻璃幕墙两种、其中半隐框玻璃幕墙又有横明竖隐和竖明横隐两种形式。
（2）单元式幕墙：单元式幕墙又称为第二代幕墙，指将面板和框架在工厂组装为幕墙单元，以幕墙单元形式在现场完成安装施工的幕墙形式，制作加工和施工技术要求高。单元式幕墙又可以分为单元式玻璃幕墙、半单元式玻璃幕墙和小单元式玻璃幕墙
1.2按玻璃类型分类
玻璃幕墙按玻璃类型主要分为单片玻璃、胶合玻璃、中空玻璃等。
1.3按玻璃安装方式分类
按照玻璃的安装方式来说，可以分为全玻璃幕墙、点接驳式玻璃幕墙和玻璃砖幕墙。
1.4按幕墙是否开放
按幕墙是否开放可以分为封闭式幕墙和开放式幕墙，封闭式幕墙制造安装时要使用泡沫棒和中性硅酮耐候密封胶，而开放性幕墙不需要，开放式的幕墙的装饰、防水效果更好，并且很容易通风，使用寿命较封闭式的幕墙来说要稍长。
大面积玻璃幕墙具有豪华挺拔的外观及色彩缤纷的艺术效果，得到建筑师的亲睐但普通玻璃幕墙热工性能较差，建筑能耗大，如何提高玻璃幕墙的节能环保性能，是建材发展、建筑设计、施工技术等领域面临的一个严峻问题。
2、玻璃幕墙的节能原理
玻璃幕墙是一种透明材料，主要的热量传递方式：对流、辐射和传导。可以采取单位面积、单位温差和单位时间内传递的焦耳数来对玻璃传递能量的过程进行评估。如果焦耳数越大，那么玻璃的能耗越大。选择遮蔽系数的方法对节能效果进行测试，能够提高玻璃幕墙节能效果测试的工作效率。在客观因素完全一样的条件下，玻璃组件和透明玻璃共同放置在地面，接受同种光线的辐射。根据太阳辐射能量的比值来确定遮蔽系数，如果遮蔽系数越小，那么玻璃的能耗越小，
3、玻璃幕墙节能设计要点分析
3.1 保温隔热设计
玻璃幕墙可以大面积地增加建筑物的采光效果。夏季高温，接受采光地方较大，造成房间内的温度升高。在此种情况下，必须采用空调降温，消耗大量的电能；冬天寒冷，幕墙面积较大，大量的热能散失，房间的温度会降低。因此在玻璃幕墙节能设计过程中，要对保温隔热的处理工作重视。此工作处理妥当的话，夏天室内的温度在就不会有升高的现象，冬季也不会有过低的现象。保温隔热设计可以把房间的温度控制在适宜的范围内，这样既能够减少空调的使用，又能够节约大量的电能。
3.2 玻璃幕墙遮阳设计
根据玻璃幕墙遮阳设计来确保房间内温度控制在适宜的范围内，使其温度不会过高。玻璃幕墙遮阳设计方法主要有：（1）采取遮阳效果较好的玻璃。这种玻璃在后期使用中能够遮挡太阳的辐射，进而阻挡热量进入室内，从而确保室内温度控制在合理的范围内，节约电能；（2）在建筑物室内放遮阳物。放遮阳物可以遮挡太阳的照射。在放置遮阳物过程中，为了实现提高阻挡作用的目标，可以结合具体情况选择能够符合遮阳要求的物体；（3）在建筑物外放遮阳物。在建筑物外放置遮阳物，防止太阳光线照射到室内，从而减少室内的热能，温度也逐渐降低。选择科学合理的遮挡方法，有利于挡住太阳的照射，并且能够很好地进行室内温度控制。
3.3 自然通风
在玻璃幕墙应用前，必须进行严格的设计。在玻璃幕墙设计时，要结合建筑物的情况进行详细分析，对于通风的问题要考虑周全。玻璃幕墙使用最多的地方就是写字楼，由于这个地方内部人员数量较多，造成室内通风不流畅的情况，导致对内部人员的身体受到伤害，因此通风工作的实施是必不可少的。通风效果越好，室内的空气流通就越流畅，为了节约室内通风系统的资源，在玻璃幕墙通风设计过程中，要充分考虑玻璃幕墙外窗数量，若数量过少，会造成通风质量变差；若数量过多，则会导致室内热能流失。
4、实例分析建筑玻璃幕墙节能设计
4.1 工程概述
某工程总建筑面积为 52842m2，地上19 层，地下 1 层，建筑高度94.90m，结构形式为框剪结构，玻璃幕墙的建筑面积为 23970m2。工程幕墙采用单元式玻璃幕墙，铝合金龙骨体系，明框玻璃幕墙构造，立面采用铝单板和玻璃组合，铝单板厚度为 2.5mm，表面氟碳喷涂处理；采用 8LOW－E+12A+8mm 和6LOW －E+12A+6mm 钢化中空玻璃，6LOW－E+12A+5+0.76pvb+5mm 钢化中空夹胶玻璃，层间采用阴影盒做法，在玻璃面板背衬铝板，铝板后面为 800mm 高防火裙墙，裙墙材料为 100mm 厚防火岩棉，外表面以 1.5mm 厚防火钢板进行包裹。
4.2 空调能耗的特点
主要特点：①温度调节系统占本工程总能耗的大部分位置。因为该工程建筑物的内部维护结构涉及到玻璃幕墙的范围非常大，所以室内会产生不同高度之间的温差。特别是炎热的夏天，当热空气汇集的时候，会使室内的负荷提高，低楼层内部的工作人员和地面就会有大量的太阳光线的照射；②该工程温度调控系统长时间处于在高负荷运作中，并且建筑内部人员不集中，需要选择直连多级循环泵空调水系统，有利于降低输送能耗；③根据当地的气候条件，春季和秋季可为该工程提供自然的通风和降温条件，而在夏季，建筑外部环境清晨和晚上温度有差别。该工程选择的配备是新型节能空调系统，能够给整个工程提供正常的温度和清新的空气，但是部分位置的温度调节系统主要选择普通的机械送风。
4.3 该工程建筑玻璃幕墙的形式析
该工程的首层和顶层都采用了明框式玻璃幕墙，将玻璃板用铝框进行镶嵌，确保幕墙元件周边都镶有铝框，同时把它固定在二层到达层的钢桁架上。而钢桁架的支撑主要来源于整个建筑主体，这样幕墙和钢桁架完全融为一体，既能够处理掉整体受力问题，又能够增加建筑整体的美感。
该工程主要采用了中空 LOW-E 双钢化玻璃，通过相关计算后得出该中空玻璃的传热系数为 2.2W/m2•k，而单层玻璃传热系数为 5.7W/m2•k，可见中空玻璃的传热系数远小于单层玻璃的传热系数，节能率高达 61.2%。另外，在遮阳方案的制定上，该工程还在除东侧以外的其它三侧采用了彩釉中空 LOW-E 双钢化玻璃，不仅能够减少该项目的投资和施工量，还利于后期维护工作的进行，从而达到降低光透射率的目的，也能够满足该工程的要求。该工程所采用的部分幕墙构造如图 1 所示。
5、结束语
建筑工程玻璃幕墙节能设计，是建筑工程建设的主要工作之一。在玻璃幕墙节能设计中，必须根据玻璃幕墙自身的特点，结合类似工程的经验，确定设计要点，选择合适的结构、采取质量好、价格合理的玻璃材料，同时引进先进的技术，有利于提高幕墙节能设计效果。
参考文献：
[1]高新卫.创新节能型建筑玻璃幕墙施工工艺研究 [J].资源节约与环保，2015，（6）：80+82.
[2]杨阿丽.寒冷地区公共建筑玻璃幕墙节能分析 [D].西安科技大学，2010.
[3]施长青.对玻璃幕墙节能技术发展的探讨[J].建材技术与应用.2011（10）
[4]李春宇.基于玻璃幕墙节能设计的探讨[J].科学之友.2011（02）
[5]陶建锁.建筑玻璃幕墙节能技术分析与应用[J].门窗，2015，02.
论文作者:曾飞彬
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/26
标签：玻璃幕墙论文; 幕墙论文; 玻璃论文; 节能论文; 遮阳论文; 建筑论文; 工程论文; 《基层建设》2017年6期论文;