摘要：随着我国国民经济的持续快速发展和城市化进程的加快，我国建筑业也得到了持续快速的发展，在国民经济中的支柱产业地位不断加强。时至今日，建筑业已经成为拉动我国经济发展的五大支柱产业之一。然而建筑行业又是一个高能耗的产业，建筑能耗占社会总能耗的近40%，其中门窗的能耗约占建筑能耗的50%，且主要是使用能耗，建筑门窗在实际应用和节能上表现出面积小、作用大、持续时间长的特点，可见门窗幕墙对于建筑节能的重要性。因此，绿色节能技术的应用就成了门窗幕墙行业能够可持续发展的关键。
关键词：建筑幕墙；设计；绿色节能技术
随着社会经济的不断发展以及科技的不断进步，我国建筑行业得到快速的发展，建筑幕墙行业实现了从无到有、从外资一统天下到国内企业主导、从模仿引进到自主创新的跨越式发展，到21世纪初我国已经成为幕墙行业世界第一生产大国和使用大国。2014年我国已经成为全球最大的幕墙市场，建筑幕墙的需求量占全球需求总量 2/3以上，其中玻璃幕墙占到全部幕墙的60%以上。幕墙作为建筑行业围护系统的一种，兼顾了保温隔热、通风、遮阳、采光、隔音及装饰等功能。建筑幕墙行业很多企业响应国家节能、环保的号召，已经设计出具有良好节能效果的双层幕墙、光伏幕墙等等，在建筑幕墙市场上涌现了大量的节能新技术、新材料等等。
近些年来，中国经济快速发展，城市化进程明显加速。随着环渤海、长三角、珠三角等三大经济圈建设不断深入，以及振兴东北、西部开发、中部崛起等国家战略以及节能减排政策的大力实施，正推动我国的建筑业、建筑装饰业以及建筑幕墙行业呈现出持续和快速增长的势头。文化体育活动的举办带动了一系列的大型文化、体育场馆的建设，往往伴以数额巨大的投资。可以预期，随着我国国际地位的提升，承办的国际体育赛事和活动会越来越多，相关的文化、体育建筑需求也会越来越大。作为世界客流增长最快的旅游目的国之一，中国吸引着越来越多全球观光客的目光，由此给酒店市场带来巨大商机，国际上著名的酒店公司纷纷计划在中国增加投资，加速扩张酒店数量，这将为未来5 年我国酒店装饰市场带来强大需求。建筑节能也大大增加了幕墙的市场需求。中国政府在节能减排的决心和力度前所未有，建筑节能或将迎来发展的“黄金十年”。新增建筑节能投资和既有建筑节能改造，都形成巨大的幕墙市场需求。幕墙能耗在建筑整体节能中占比也就决定了它在建筑整体节能中的地位。幕墙绿色节能是建筑整体节能设计中的关键环节，建筑幕墙绿色节能设计已经成为一种主流趋势。笔者主要结合自己的工作实践针对建筑幕墙设计中绿色节能技术应用的相关情况进行分析、探讨。
1、建筑幕墙应用的优缺点分析
经过多年的发展，作为建筑外围护结构的幕墙产品在功能学、结构学、材料学上得以不断丰富，尤其是随着新材料、新工艺、新技术的出现，建筑幕墙逐步向节能、环保、智能化、高技术方向发展，建筑幕墙部品工业化、标准化水平不断提高，双层幕墙、光伏幕墙等高新产品进入市场。另外，作为建筑外装的幕墙还呈现出个性化发展趋势，幕墙成为体现建筑艺术风格、时尚元素和文化取向的主要载体，出现了仿古派、现代派、抽象派等不同设计流派。现阶段，幕墙在建筑领域中的应用越来越广泛，尤其是高档写字楼、酒店、体育场馆、机场、车站、会展中心、商场、企事业单位或政府办公大楼等。大量的应用幕墙，以此提升建筑外形美观性、室内的舒适性。例如：为了能更好的在建筑上广泛应用玻璃幕墙，我们必须认识到玻璃幕墙的优缺点。它的优点：将建筑结构、建筑功能、建筑美学等众多因素有机结合起来，不仅造型简洁、豪华、现代感强，能够随着光线的变化呈现不同状态的美，而且自重轻，易于施工装饰，镜面玻璃还可减少太阳辐射。它的缺点：容易被污染，尤其是在干旱少雨、空气污染严重的地区；能源消耗量大，造成光污染，对人、城市环境和天文观察造成了严重的危害，同时在大城市交通干道上是制造意外交通事故的凶手。因此研究如何合理、科学地利用玻璃幕墙和开发低反射率的玻璃幕墙材料以改善光污染，成为当前国内外关心的热门话题。对新型玻璃材料的研究、开发和使用尤为重要。目前，运用较多的新型玻璃有：吸热玻璃、回反射玻璃、LOW－E低辐射玻璃、微晶玻璃、贴漫反射膜玻璃等。其中贴漫反射膜玻璃是对现有无色透明玻璃加白色的膜处理后采用的最佳幕墙玻璃。
2、建筑幕墙设计中绿色节能技术应用的重要性
近年来，随着我国社会经济的迅速发展，人们对建筑行业的要求也越来越高，对于建筑内部空间环境的要求也已经不满足于质量。当前，随着社会问题的日益严峻，人们越来越重视对环境的保护，节能环保意识日益提升，对建筑物的采光、通风、保温、遮阳等提出了更高的要求，此情况下，在建筑工程中充分体现门窗幕墙节能环保意识显得尤其重要。
在进行建筑幕墙设计时，通过应用绿色节能技术，不仅能够显著提升使用者的舒适度，并且还能够使其在日常生活中享受到节能环保技术带来的良好效果。同时，通过绿色环保节能技术的应用，还能够在很大程度上提高使用者对于节能环保意识的重视程度，促进越来越多的人注重保护环境，培养自身的节能环保意识。
针对此种情况，设计单位在进行建筑工程总体设计时，必须有效的结合建筑门窗幕墙设计工作与整体设计，通过此种方式，不仅能够保证建筑的整体节能环保效果，还能够逐步提升建筑幕墙的整体设计工作水平。
3、建筑幕墙设计中绿色节能技术的应用分析
建筑节能设计是根据场地和气候条件，在满足建筑功能和美观要求的前提下，通过优化建筑外形和内部空间布局，充分利用天然采光以减少建筑的人工照明需求，适时合理利用自然通风以消除建筑余温余湿，同时通过围护结构的保温隔热和遮阳措施减少通过围护结构形成的建筑冷热负荷，达到减少建筑用能需要的目的。建筑幕墙设计中的绿色节能技术是围绕着保温隔热、遮阳措施、采光通风等方面来应用的。
（1）保温隔热技术。采用热工性能良好的建筑围护结构是降低公共建筑能耗的重要途径之一。我国幅员辽阔，气候差异巨大，各地区建筑围护结构的设计也应因地制宜。非透光围护结构的热工性能主要是以传热系数来衡量。外窗（包括透光幕墙）的人工性能，主要是指传热系数和太阳得热系数，受玻璃系统的性能、窗框（或框架）的性能以及窗框（或框架）和玻璃系统的面积比例等影响。严寒A区和B区冬季室内外温差大、供暖期长，建筑围护结构传热系数对供暖能耗影响很大，供暖期室内外温差传热的热量损失占主导地位。夏热冬冷地区要同时考虑冬季保温和夏季隔热，不同于北方供暖建筑主要考虑单向的传热过程。目前以供冷为主的南方地区越来越多的公共建筑采用轻质幕墙结构。夏热冬暖地区主要考虑建筑的夏季隔热。该地区太阳辐射通过透光幕墙进入室内的热量是夏季冷负荷的主要成因。
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幕墙的保温设计主要从两个方面进行，一方面，对幕墙的框架结构进行科学的设计；另一方面，选择保温性能良好的窗框、玻璃型材等，通过软件的计算、科学的组合，有效的提高幕墙的整体保温性能。现阶段，建筑工程最常采用的幕墙骨架材料为铝合金、钢材等，最常采用的玻璃类型包括Low-E中空玻璃，单层玻璃等。传热系数是评价玻璃性能的重指标，如果在经济条件允许的状况下，可以采用传热系数低的玻璃幕墙，这样能够起到绿色、节能的效果；还可以在中空玻璃中填充惰性气体，可以增加产品的隔热能，冬天可将热能保留在室内，夏天将热阻挡在室外，保温节能效果良好，提高幕墙的保温性能；此外，对幕墙进行贴膜，也能够有效的隔绝紫外线、保温、防刺目炫光、增强视觉效果等优势。现代建筑工程设计时，为了建筑工程的美观性，通常采用大面积的门窗和幕墙，但是，该种设计方式不适用于寒冷的地区，因为大面积的幕墙和门窗会出现“热桥现象”，会增加建筑的能耗，因此，在进行门窗和幕墙设计时，如果需要采用大面积的门窗和幕墙，应该采用保温性能好的隔热材料以及隔热型材，这样既能够防止出现挂霜、结露的现象，又能够降低建筑能耗；提高门窗的气密性，气密性是评价门窗性能和能耗的重要指标，通过提高门窗的气密性，能够有效的降低门窗的能耗，在实践应用的过程中，门窗和幕墙会存在一定的缝隙，如果不采取一定的措施进行密封，将会影响门窗的整体气密性，需要采用弹性较好、松软的密封材料进行密封，或者采用填充密封膏的方式，都能够提高门窗的气密性；优选幕墙形式，幕墙的形式会影响建筑工程幕墙的成本、外形的美观性和能源消耗，在设计建筑幕墙时，应该遵循小开启、大固定、少框架、多玻璃的原则，这样既能够满足幕墙的通风和采光需求，还能够降低能源损耗。
（2）遮阳通风技术。遮阳技术可以有效减少通过外窗透光部分进入室内的热量，降低夏季空调能耗。设置良好遮阳的建筑，可大大改善窗户隔热性能，节约建筑制冷用能25%以上；并使窗户保温性能提高约一倍，节约建筑采暖用能10%以上。在欧美发达国家，建筑遮阳已经成为节能与热舒适的一项基本需要。不少欧洲国家，不仅公共建筑普遍配备有遮阳装置，一般住宅也几乎家家安装窗外遮阳。“欧洲遮阳组织”在2005年12月发布的研究报告《欧盟25国遮阳装置节能及二氧化碳减排》介绍：欧盟25国4.53亿人口，住房面积242.6亿m2，其中平均有一半采用遮阳，因此每年减少制冷能耗3100万t油当量，CO2减排8000万t；每年还减少采暖能耗1200万万t油当量，CO2减排8000万t。如果经过努力，到2020年我国能发展到一半左右建筑采用遮阳，每年可因此减少采暖与空调能耗当超过1亿t标准煤，减排CO2当超过3亿t。由此可见，推广建筑遮阳，对于节能减排的作用十分巨大。遮阳设施遮挡太阳辐射热量的效果主要取决于遮阳形式，遮阳装置根据是否可调节分为固定遮阳装置和活动遮阳装置。根据遮阳装置的使用位置，可分为建筑外遮阳、中间遮阳和内遮阳装置。遮阳设计应根据当地的地理位置、气候特征、建筑类型、建筑功能、建筑造型、透明围护结构朝向等因素，选择适宜的遮阳形式，并宜选择外遮阳。遮阳设计应进行夏季和冬季的阳光阴影分析，以确定遮阳装置的类型。建筑外遮阳的类型可按下列原则选用：1，南向、北向宜采用水平式遮阳或综合式遮阳；2，东西向宜采用垂直或挡板式遮阳；3，东南向、西南向宜采用综合式遮阳。现阶段，建筑遮阳构件宜呈百叶或网格状，遮阳板百叶、天幕遮阳、遮阳帘……种类繁多。不同的建筑类型，采用的遮阳幕墙的类型也存在一定的差异。例如广州发展中心大厦在建设中就应用了活动式、垂直挡板式、铝合金百叶智能外遮阳装置。设计之初就与设计院、专业厂家从外立面景观效果、结构受力、构造节点等各方面进行分析比较，找到最佳的解决方法。采用的智能化遮阳装置能够随着太阳转动轨迹，根据传感器传送的室外阳光的照射角度、强度、风力大小等数据，通过电脑控制的电动机、金属百叶电机，自动调节遮阳板的开启和转动角度，调节室内空间光照需求、减少阳光照射，从而达到隔热、降低空调能耗的效果。从建筑的整体效果上看，遮阳百叶不仅可以美化建筑的外观，还能够提升室内环境的舒适度。
另外，遮阳措施也可以采用各种热反射玻璃和镀膜玻璃、阳光控制膜、低发射率膜玻璃等。
遮阳装置的设计固然要达到遮挡太阳辐射热的目的，但多数遮阳装置是与窗设置在一起，因此，窗远了的采光和通风功能仍然需要得到满足。遮阳板在遮阳的同时，也会影响窗原有的自然采光和通风。遮阳板不仅遮挡了阳光，也会使建筑周围的局部风压发生变化。在许多情况下，设计不当的实体遮阳板会显著减低建筑表面的空气流速，影响建筑内部自然通风效果。另一方面，根据当地夏季主导风向，可以利用遮阳板进行引风，增加建筑进风口的风压，对通风量进行调节，以达到自然通风散热的目的。
（3）绿色节能技术在幕墙通风、采光设计中的应用分析。建筑设计应根据场地和气候条件，在满足建筑功能和美观要求的前提下，通过优化建筑外形和内部空间布局，充分利用天然采光以减少建筑的人工照明需求。现阶段，用户对建筑幕墙的通风性、采光等提出了更高的要求，绿色节能技术在幕墙通风和采光设计中的应用，不仅能够起到提高通风、采光的作用，还能够降低能源消耗。目前，具有良好通风、采光性能的幕墙类型包括采光天窗、玻璃门窗以及双层呼吸式幕墙等，设计人员在进行建筑幕墙通风和采光设计时，应该根据用户的实际需求合理选择。同时，虽然一些设计人员了解幕墙的通风、采光设计原理，但是并不能够将相关理论应用在实践中，例如，一些设计人员虽然掌握了光线强弱的规律，而在实际设计过程中想要控制光线的强弱还存在很大的难度，如果采用先进的技术进行设计，将会花费大量的成本。因此，在进行建筑幕墙通风、采光设计时，应该基于节约成本的前提下，合理的采用绿色节能技术进行设计，例如，双层玻璃幕墙、百叶窗、镀膜玻璃幕墙等，上述幕墙形式，不仅能够提高建筑工程的通风和采光性能，还能够实现绿色、节能。
4、结束语
总而言之，绿色节能技术在建筑幕墙设计中的应用已经成为一种必然趋势。因此，在进行建筑幕墙设计时，设计人员应该充分的认识到绿色节能技术的重要性，在实践应用的过程中，根据建筑工程的实际状况，了解幕墙和绿色节能市场的发展状况，根据相关规范和标准进行幕墙设计，以此保证幕墙的通风和采光效果、保温性能以及节能效果。笔者基于多年的建筑幕墙设计和施工经验，对绿色节能技术在幕墙设计中的应用进行了分析，以供业内同行参考。
参考文献：
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论文作者:刘立成
论文发表刊物:《基层建设》2016年30期
论文发表时间:2017/1/16
标签：幕墙论文; 建筑论文; 遮阳论文; 采光论文; 节能论文; 玻璃论文; 门窗论文; 《基层建设》2016年30期论文;