建筑玻璃幕墙节能设计

建筑玻璃幕墙的节能设计研究

【摘要】随着我国经济的飞速发展，对各种能源的需求也越来越大，经济高速发展的同时，也伴随着能源的高速消耗，能源危机日渐严重，能源的短缺将对我国经济的持续发展和人们生活水平的提高产生严重的威胁。在我国总体的能源消耗过程中，建筑幕墙所造成的能耗在整体能源消耗过程中占据着很大的比例，是建筑能源消耗的重要源头之一。因此，在世界范围内的能源危机的条件下，降低建筑的能源消耗，是我国坚持资源节约型社会建设的重要环节。加强对幕墙建筑的节能设计，具有深远的社会意义和生态意义。笔者将从幕墙节能设计的原则

作出分析，并从幕墙的窗墙比，遮阳，热工，材料等方面的节能设计做出深入探讨。

【关键词】建筑，玻璃幕墙，节能设计，探讨研究

中图分类号：te08 文献标识码：a 文章编号：

一.前言

改革开放以来，我国的建筑逐渐呈现高层次发展，越来越多的高层建筑拔地而起，施工规模的扩大，建筑行业的繁荣，也带动了各种类型的幕墙设计施工的发展，近年来，幕墙不仅广泛用于各种建筑物的外墙，还应用于各种功能的建筑内墙，如通信机房、电视演播室、航空港、大车站、体育馆、博物馆、文化中心、大酒店、大型商场等，既很大程度的满足了建筑内外的特殊需要，提高了建筑内外的环境，也产生了很好的装饰效果，但是，在现代幕墙广泛

的采用并为居民创造了更为舒适的工作生活环境的同时，也造成了巨大的能源消耗，近年来，我国的幕墙能源消耗量逐渐增加，进一步加重了我国的能源压力，使得我国的经济发展和人们生活水平的提高缺乏强有力的支持。因此，加强幕墙的节能设计，已经势在必行。

二.节能型幕墙的设计原则

建筑幕墙是现代建筑最外层的围护结构，不仅仅可以增强建筑的审美价值，更可以创造出舒适的室内环境，但是，幕墙也是整个建筑体系中重要的能源消耗点之一，加强建筑幕墙的节能设计，必须综合考虑到建筑物周边的气候自然条件，人文经济特征，科学分析周边的光线，温度等因素，在此基础上，要结合建筑整体的高度，结构特点，朝向等条件，通过科学合理的设计手段，对建筑室内的环境进行调整，使得建筑内部的温度，湿度，光线，遮阳，采光，通风，隔热等多方面的条件更适合人们的居住和工作，既满足了整个建筑的基本功能，也通过合理的设计大幅度降低了整个幕墙建筑的能源消耗。据笔者多年幕墙施工经验，幕墙的节能设计，要遵循以下几个方面的原则。

1.要严格遵守目前设计节能的各种法律法规

伴随着幕墙在建筑工程的广泛运用，我国也相继出台了一系列的法律法规，这些法律规范都是建筑幕墙节能设计必须严格遵守的标准之一。在进行建筑幕墙节能设计过程中，要从保温，隔热等多方面进行，严格遵守gb 50189—2005《公共建筑节能设计标准》、

jgjff151—2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》、gb／t21086—2007《建筑幕墙》等法律规范，并使得建筑幕墙的各项设计符合节能的基本要求。2.幕墙的节能设计要具有科学性

幕墙的节能设计是一项极其复杂的过程，必须综合考虑到建筑功能，性能等多方面的因素，从地理自然条件到人文经济因素，都做出全面分析，权衡。根据建筑的实际情况，科学选择幕墙的结构形式和窗墙面积比，使用节能材料，优化建筑构造，从而使得建筑主体和幕墙之间形成科学合理的统一体。

3.幕墙的节能设计要遵守适用性原则

在设计过程中，要从当地的环境因素与项目的具体实际出发，设计符合地方规定标准和国家法律规定，严格落实节能政策，严格处理好提高建筑舒适度和降低幕墙能源消耗的关系。

4.要遵守经济性原则

在建筑幕墙设计过程中，要处理好局部和整体的关系，相对于整个建筑项目而言，建筑幕墙只是其中一个部分，也是整体建筑节能设计的一个关键环节，因此，要结合整体建筑的节能设计，将幕墙的节能设计和建筑主体的节能设计统一起来，综合考虑，实现二者的统一协调。实现建筑设计的节能性能和经济成本的优化。

三.现代幕墙建筑设计中的节能设计分析

1. 建筑幕墙节能的窗墙比设计

自从gb 50189—2005《公共建筑节能设计标准》出台以来，建筑幕墙的窗墙比设计显得非常重要，该标准对于窗墙比小于0.7的

建筑，各项节能参数可直接从该标准的表格中选取，从而对建筑的各项节能指标予以控制。如果窗墙比大于0.7，则要求按该标准4.3节的规定进行权衡判断。窗墙比是指建筑每个朝向的窗（包括透明幕墙）的面积与整个外墙面积的比值。窗墙比小于0.7，通俗的说就是要求建筑外墙能够采光的面积不大于外墙总面积的70%。在该标准的使用过程中，存在一些误解，有的人认为按这条标准，建筑就不能全部采用玻璃幕墙。注意，玻璃幕墙可以加内衬板和保温层，做成非透明幕墙，只要性能满足非透明幕墙的要求即可。反言之，只要非透明幕墙的面积与整个外墙面积的比值大于0.3，也就满足了窗墙比小于0.7的要求。

2.建筑幕墙节能的遮阳设计

（一）科学选择遮阳的玻璃

在遮阳节能设计过程中，遮阳玻璃的选择是其中很重要的环节，在进行遮阳玻璃的选择时候，可以综合考虑到各种遮阳系数，建筑施工点的自然气候条件，人文经济因素等多方面的条件，进行综合分析，科学选择，一般而言，镀膜玻璃、反射玻璃、吸热玻璃、低辐射玻璃等玻璃类型都是节能设计过程中广泛运用的类型。目前广泛应用的玻璃主要是低辐射中空玻璃，其传热系数低，遮阳效果好，在不采用遮阳构件的情况下其遮阳系数也可以满足节能设计规范

的要求。还有他最大的优点是通透性好，在白天可尽量减少室内照明的使用，也可以很大程度的节能能源。反射率低，对相邻建筑和行人影响小，不会造成光污染。

（二）优化遮阳构件设计

遮阳构件的设计按位置可分为外遮阳和内遮阳，外遮阳的形式可分为水平式遮阳、垂直式遮阳、综合式遮阳和挡板式遮阳、幕墙遮阳板常见形式。其中水平遮阳板设计时要注意对玻璃外侧热空气散逸的处理，即遮阳板与玻璃墙面应有一定距离，遮阳板本身也应做通风处理，比如设计成倾斜百页状。垂直遮阳板最好设置可调节，可以根据太阳位置改变方向。内遮阳就是在幕墙内侧设置遮阳帘、软百页、竹帘等。

3.幕墙节能的热工设计

（一）建筑幕墙热工节能设计的发展趋向

在幕墙节能设计过程中，如果幕墙的主要用于采暖供热（适用于北方地区），那么，在设计时候要注意保温性能，力求实现温室效益，双层通风幕墙就是一种比较科学合理的发展方向。但是，如果是为了达到制冷效果（适用于南方地区），，在综合考虑到这些性能特征的同时，就要充分考虑幕墙的遮阳性能，减少太阳直射产生的热量。

（二）幕墙热工节能设计中的传热优化

进行幕墙热工设计时，必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。玻璃幕墙的传热过程大致有三种途径：一是玻璃和铝合金金属框格的传热：通过单层玻璃的热流传热，通过金属框格传热，通过玻璃的镀膜层减少辐射换热；二是幕墙内表面与室内空气和室内环境间的换热：内表面与室内空气间的对流换热，内表面