摘要：玻璃幕墙作为一种自重较轻、安装简便、造型多样的新型外墙材料，其能带来完美的建筑外立面效果，能较好体现建筑的艺术特征。但玻璃幕墙具有传热系数大及反光性强等特点，使建筑在夏天和冬天需要消耗更多能源进行供冷和供暖，间接造成建筑能耗的增加。因此，在玻璃幕墙的运用中如何兼顾美观与节能是当前十分重要的问题。基于此，本文主要对玻璃幕墙的节能设计进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：玻璃幕墙；节能设计要点
一、前言
近年来，随着我国城市建设快速推进，建筑业也发展迅速，建筑能耗已逐步达到30%。建筑节能已发展成为一个世界性高度关注的问题。建筑节能有三条途径:提高建筑围护结构性能；提高建筑能源系统效率；充分利用可再生能源。玻璃幕墙在建筑围护结构中占比最大，通常提高幕墙的费用仅为总投资的3%-6%,而节能却可达20%-40%。因此，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。作为幕墙的设计单位，如何能够建造更加科学的进行玻璃幕墙设计，使期达到更加环保节能要求，这将决定其未来市场效益利润的高低。基于此，本文主要对玻璃幕墙的节能设计进行了分析与探讨，以供同仁参考。
二、玻璃幕墙的节能设计要点
（1）玻璃幕墙材料节能设计。一是玻璃节能设计。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。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。二是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。
（2）玻璃幕墙的构造节能。玻璃幕墙的构造节能是指通过特殊的构造做法，提高玻璃幕墙的保温隔热性能。双层玻璃幕墙就是一种来用构造节能的玻璃幕墙。双层幕墙主要由一个单层玻璃幕墙和一个双层玻璃幕墙组成，在两个幕墙中间有一个空间，在空间的上下两端有进风和排风设施，这个空间就是热通道，因此也称为“热通道幕墙”。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据结构不同，可分为封闭式内循环体系和敞开式外循环体系两种类型。一是封闭式内循环体系。封闭式内循环体系外层玻璃幕墙全封闭，室内空气通过内层玻璃幕墙通风口进入热通道，从热通道上升至上部排风口，空气从吊顶的排风管排出。这样使得热通道内温度与室内温度基本相同，大大节省了取暖和制冷的电力消耗，这种形式的幕墙多用于冬季寒冷的地区。内循环体系幕墙的外幕墙封闭，通常采用中空玻璃和断热铝型材，内幕墙则采用单层玻璃或单层铝门窗。内、外两层幕墙之间热通道的距离通常为 200 mm 左右，有的工程为了维修、清洗方便将热通道的距离设计为 500～600 mm。在通道内设置电动百叶或电动卷帘，以便在夏季起遮阳作用，减少太阳辐射热产生的通道温升，提高制冷效果。二是敞开式外循环体系。敞开式外循环体系是指空气从外层幕墙的下通道进入热通道，然后从外层幕墙的上部排风口排出，内层幕墙完全封闭。其结构为外层幕墙采用开敝结构的单片玻璃幕墙，内层幕墙采用中空玻璃隔热幕墙。敞开式外循环幕墙的内幕墙封闭，外幕墙有下进风口和上排风口。进风口和排风口可以开启和关闭，冬季关闭上、下风口，热通道成封闭空间。热通道内空气经阳光照射升温，可以提高内侧幕墙外表面温度，达到保温节能的效果。夏季开启通风口，利用“烟囱效应”进行自然通风换气，带走热通道内由于日照而产生的热量，降低内层幕墙的外表面温度，减少了空调冷负荷。
（3）玻璃幕墙辅助节能。玻璃幕墙的辅助节能措施有:为玻璃幕墙设置遮阳系统、采用自然通风设计。遮阳设计可以降低通过玻璃幕墙进入建筑围护结构的太阳辐射量，相应的减轻了建筑空调负荷。建筑遮阳可以结合立面设计，形成有韵律的优美的建筑构件，既具有功能性，又具有美观性。遮阳设施还可以与通风系统结合，通过通风降温的方式，改善非空调季节室内的空气环境，大大减少不必要的建筑能耗。在对玻璃幕墙设计遮阳时要考虑对室内温度升高的作用、对建筑整体立面效果的影响、对自然采光的影响以及对通风、散热、隔热的影响，所以在设计遮阳时，应尽量保证室内温度均匀变化以及不影响建筑整体美观；还有在有效阻挡直射阳光以防目眩，满足室内采光的要求；合理设计遮阳板，不影响建筑内部的自然通风效果，以及在遮阳板表面设置散热装置，利于室内散热。这些都需要在设计遮阳的构造时加以注意。另外，在玻璃幕墙设计的过程中，应对建筑物的整体通风情况进行考虑，玻璃幕墙一般应用于写字楼，写字楼内部人员密度相对较高，导致内部通风状况较差，进而影响工作人员身体健康，因此，应注重提高玻璃幕墙的通风效果。提高玻璃幕墙通风效果可以促进空气的流通，降低室内通风系统能源消耗，对玻璃幕墙进行通风设置时，应该考虑玻璃幕墙外窗数量设计是否合理，玻璃幕墙外窗数量太少则会导致通风质量差，数量太多又会造成室内温度流失。因此，在设计玻璃幕墙外窗的过程中应对其进行分析和研究，严格控制玻璃外窗的数量，另外还需严格控制外窗的封闭性，以此来提升玻璃幕墙的节能效果。
三、结语
总之，建筑外墙做成玻璃幕墙，利用玻璃的反射功能，充分解释利用光与影转换的机理，不仅要满足建筑美学和建筑功能的要求，更应体现出“舒适与自然”、“环保与节能”的设计精髓。因此要加强对玻璃幕墙的节能设计研究，达到充分利用太阳能、自然通风换气，降低空调能耗，减少风及恶劣气候的影响，营造舒适温馨的生活和工作环境。
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论文作者:叶桂华
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
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