浅谈玻璃幕墙的节能设计论文_张楠

浅谈玻璃幕墙的节能设计论文_张楠

浙江大学建筑设计研究院有限公司

摘要:近年来,玻璃幕墙以其简洁美观,通透明亮,富有现代感的特点,在现代建筑中被广泛采用。幕墙的节能已成为我国建筑节能的重要一环。本文就幕墙的选材和构造的节能技术进行介绍,分析玻璃幕墙的应采取的几种节能技术。

关键词:玻璃幕墙,节能,玻璃幕墙材料,玻璃幕墙构造

随着现代建筑的技术含量不断提高,建筑幕墙作为一种现代化建筑的外围护结构之一,以其新颖的外饰效果,多变的造型,给人们带来了独特的视觉享受,也给一些大城市增添了一道道美丽的“天际线”。建筑幕墙的定义是由支承结构体系与面板组成,可相对主体结构有一定的位移能力的,不承担主体结构载荷与作用的建筑围护结构。其中面板材料是玻璃的建筑幕墙就是玻璃幕墙。玻璃幕墙的独特视觉效果和良好性能,越来越多的应用在全国各地的建筑物上。然而普通玻璃幕墙的热工性能较差,大面积的采用玻璃幕墙虽然能带来通透外观及良好采光的效果,但是也消耗着大量的能源。玻璃幕墙的设计不仅仅要满足建筑的美观与功能要求,还要将热工设计考虑在内,充分体现环保与节能的设计原则。本文通过以下几个方面,解决玻璃幕墙的节能问题。

一、合理选用玻璃幕墙的材料

(1)合理选用玻璃幕墙的面板材料

玻璃面板的面积占据玻璃幕墙总面积的绝大部分,因此玻璃材料的选用对提升玻璃幕墙的节能性能极为重要。目前采用的几种节能玻璃材料主要有镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃和薄膜型热反射材料贴膜玻璃。

镀膜玻璃也称反射玻璃,镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜,以改变玻璃的光学性能。使其对于可见光有适当的透射率,对红外线有较高的反射率,对紫外线有较高的吸收率,具有良好的隔热性能,从而改善玻璃幕墙的传热性能。镀膜玻璃按产品的不同特性,可分为以下几类:热反射玻璃、低辐射玻璃、多功能镀膜玻璃等。热反射玻璃最大特点是利用镀膜能透过可见光,对起加热作用的红外线有较高反射率,同时玻璃材料吸收的太阳热能被镀膜隔离开来,有效减少太阳的热作用。从而减少了热交换,降低了建筑能耗。低辐射玻璃,是一种对波长范围在4.5~25 微米的远红外线有很高反射比(80%以上) 的镀膜玻璃。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆它是通过在高质量浮法玻璃的表面涂覆金属或金属氧化物薄膜的低辐射涂层,使其对远红外线具有反射的性能,既可以有效地阻挡高温场向低温场的热流辐射,又能有效地阻止夏季热能进入室内和冬季热能的外泄,达到“冬暖夏凉”的效果。多功能镀膜玻璃与低辐射玻璃类似,对不同频谱的太阳光透过具有选择性,吸收可见光,滤掉紫外线,在建筑中起到保温和节能的作用。幕墙设计人员应根据具体建筑功能的要求,选择适宜的镀膜玻璃。

中空玻璃是将两片玻璃通过有效的密封材料密封和间隔材料分隔开,并在两片玻璃之间装有吸收水气的干燥剂,从而保证中空玻璃内部长时间为干燥的空气层。中空玻璃之所以隔热性能好,是因为其内部的空气层处于一个封闭的空间,气体不对流,空气的导热系数是玻璃的1/27。,一些中空玻璃空气层为真空或充惰性气体,减少热交换,增加中空玻璃的热阻,因此更加具有良好的隔热、隔声性能。与普通玻璃相比,中空玻璃幕墙大约能减少四分之一的能耗,减少室内外的热交换,降低了室内的空调能耗。

(2)玻璃幕墙的框料采用隔热型材

玻璃幕墙的支撑构件大部分采用铝合金材料,一般的铝型材导热系数大于玻璃。建议玻璃幕墙的框料采用隔热铝型材。隔热铝型材亦称断热铝型材或绝热铝型材,由铝与塑料(或其它隔热材料)复合而成,其中间塑料隔热层主要生产工艺有嵌入式、挤压式和填充式等。利用隔热材料将室内外两层铝合金分隔成两个部分,使这两个部分既分离开又紧密连接成一个整体,形成一种隔热型的铝型材。因为隔热材料一般的传热系数为0.3W/(㎡•K),相比铝合金的传热系数210W/(㎡•K)小得多,但是与铝合金材料有着大致相同的强度。夏季比较炎热,即使隔热铝型材室外部分有六十摄氏度,室内依然只有二十五摄氏度,避免向室内传递大量的热量。而冬季,铝型材的室内外温差也有二十摄氏度左右,促使热量损失减少。从而解决铝合金传导散热快的问题,提高玻璃幕墙的保温性能,而且其隔音性、气密性好、水密性比普通的铝合金型材都具有很大的改良。

二、合理设计玻璃幕墙的构造

(1) 建筑玻璃幕墙采用遮阳措施

在玻璃幕墙上设置遮阳系统,可以最大限度减少阳光的直接照射,从而避免室内过热,是炎热地区建筑防热的主要措施之一。遮阳系数就是透过有遮阳措施的围护结构和没有遮阳措施的围护结构的太阳辐射热量的比值。遮阳系数愈小,透过外围护结构的太阳辐射热量愈小,防热效果愈好。在玻璃幕墙上设置遮阳系统,可以很大限度的减少阳光的直接照射。玻璃幕墙遮阳可以采用装在外侧的遮阳板,吸收的辐射热,大部分散发给室外的空气,从而减轻对室内温度的影响。也可以采用花格、挡板、百叶等。

(2)采用双层玻璃幕墙形式

双层玻璃幕墙是由内、外两层玻璃幕墙组成,两层幕墙中间形成一个通道,同时外层幕墙设置进风口和出风口。双层玻璃幕墙在夏季阳光照射下,幕墙通道中的空气被加热,使空气自下而上流动,从而带走通道中的热空气,降低房间温度;双层玻璃幕墙在冬季可以关闭外层幕墙的通风口,这样幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高,减少室内外的温差,起到保温效果。

伴随着新技术和新材料的开发利用,玻璃幕墙在提高节能性能方面有了很大的突破,光电幕墙和生态幕墙也越来越多的应用到高层智能建筑上,其中光伏幕墙就是利用太阳能发电综合节能的优秀案例。智能技术、生态技术、太阳能节能是建筑幕墙节能设计的新方向。

目前玻璃幕墙节能技术在满足城市发展方面做出了巨大贡献,随着相关的行业标准陆续出台,推动玻璃幕墙建筑节能技术的日益成熟。玻璃幕墙的节能设计是建筑设计中很重要的一部分,玻璃幕墙设计人员需要根据不同的地理位置、气候条件,合理进行设计,选用合适的材料,采用合理的构造,才能达到节能标准的要求,并且不断努力探索新型的玻璃幕墙节能技术,设计出更加优秀的绿色节能建筑。

参考文献

[1]彭寿.新玻璃概论:高等教育出版社2015年.

[2]任俊,刘加平.建筑能耗计算中外遮阳系数的研究2005年.

[3]郑志敏.玻璃幕墙的节能设计 2014(07).

[4]蔡小女.浅谈玻璃幕墙节能技术2015(8).

论文作者:张楠

论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期

论文发表时间:2019/2/22

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