1. 引言

 

      建筑行業(yè)快速發(fā)展的同時，建筑行業(yè)的目標也發(fā)生重大改變，對環(huán)保、節(jié)能、可再生資源的合理利用予以重視，越來越追求節(jié)能型材料的使用，其中玻璃幕墻是現(xiàn)代建筑中采用較多的外圍護結(jié)構(gòu)，是建筑物進行熱交換和熱傳導(dǎo)的關(guān)鍵部位，是傳統(tǒng)墻體熱損失的3-4倍，其耗能約占整個建筑總能耗的40%。玻璃幕墻不僅能滿足建筑美學(xué)和建筑功能的相關(guān)要求，還應(yīng)遵循“環(huán)保和節(jié)能”的設(shè)計原則，實現(xiàn)太陽能資源的充分利用，在對玻璃幕墻進行節(jié)能設(shè)計時，還應(yīng)對導(dǎo)致玻璃幕墻能耗較高的原因進行分析，并制定有效的處理措施，從而提高設(shè)計的科學(xué)性。

 

      2. 玻璃幕墻的節(jié)能原理

 

      玻璃幕墻在建筑施工中的應(yīng)用已成為建筑行業(yè)發(fā)展的主要趨勢。玻璃幕墻是一種透明材料，可通過對流、輻射和傳導(dǎo)的方式進行熱能的有效傳遞，為了更好的對玻璃傳遞能量的過程進行評估，可通過單位面積、單位溫差和單位時間內(nèi)的傳遞焦耳數(shù)進行確定，焦耳數(shù)越大則說明玻璃的能耗就越大，這種情況下，采取節(jié)能措施是非常必要的。為了更好的對玻璃幕墻節(jié)能效果進行測試，還可以通過遮蔽系數(shù)進行研究，在同等條件下，將玻璃組件和透明玻璃放置在陽光下，通過太陽輻射能量的比值來確定遮蔽系數(shù)，遮蔽系數(shù)越小則說明玻璃的能耗越小，即節(jié)能效果越好。太陽光在經(jīng)過玻璃照射到房間時，部分太陽能是直接通過的，另一部分則會被玻璃幕墻吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，且這部分熱能會直接進入室內(nèi)，導(dǎo)致室內(nèi)熱能增加，從而提升房間溫度。

 

      3. 玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計要點分析

 

      3.1 保溫隔熱設(shè)計

玻璃幕墻的使用，能夠大大提高房屋的采光效果。但在夏季，由于采光面積過大，導(dǎo)致室內(nèi)溫度上升，被迫使用空調(diào)降低溫度，這樣就會造成電力資源的浪費，在冬季，由于幕墻面積過大，導(dǎo)致熱量過度流失，造成室內(nèi)溫度過低，因此，對玻璃幕墻進行綠色節(jié)能設(shè)計時應(yīng)該重點考慮玻璃幕墻的保溫隔熱處理。只有保溫隔熱工作處理的好，夏天室內(nèi)溫度才不會過高，冬天室內(nèi)溫度不會過低，將室內(nèi)溫度控制在一個合理的范圍內(nèi)，減少空調(diào)的使用，進而降低電力資源的消耗。

 

      3.2 玻璃幕墻遮陽設(shè)計

      為了保持室內(nèi)溫度處在正常范圍內(nèi)，可以對玻璃幕墻采取遮擋處理，以此來減少陽光對幕墻的直射，保證室內(nèi)溫度不會過高。對玻璃幕墻進行遮陽處理常見的方法有以下三種：①選用遮陽能力比較強的玻璃。這樣施工后就能有效阻擋熱量的進入，保持室內(nèi)溫度，減少電力資源的浪費；②在室內(nèi)設(shè)置遮陽物。在室內(nèi)設(shè)置遮陽物也能防止陽光的進入，設(shè)置室內(nèi)遮陽物時可根據(jù)實際情況選擇合適形狀的遮陽物，這樣對光線的阻擋能力才能更好；③在室外設(shè)置遮陽物。室外遮陽物可以有效遮擋陽光，降低屋內(nèi)溫度。選用合適的遮擋方式能有效遮擋太陽光的直接進入，從而保證室內(nèi)溫度在合理范圍內(nèi)。

      3.3 自然通風(fēng)

      玻璃幕墻在使用前要經(jīng)過嚴格的設(shè)計，在玻璃幕墻設(shè)計的過程中，應(yīng)對建筑物的整體通風(fēng)情況進行考慮，玻璃幕墻一般應(yīng)用于寫字樓，寫字樓內(nèi)部人員密度相對較高，導(dǎo)致內(nèi)部通風(fēng)狀況較差，進而影響工作人員身體健康，因此，應(yīng)注重提高玻璃幕墻的通風(fēng)效果。提高玻璃幕墻通風(fēng)效果可以促進空氣的流通，降低室內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)能源消耗，對玻璃幕墻進行通風(fēng)設(shè)置時，應(yīng)該考慮玻璃幕墻外窗數(shù)量設(shè)計是否合理，玻璃幕墻外窗數(shù)量太少則會導(dǎo)致通風(fēng)質(zhì)量差，數(shù)量太多又會造成室內(nèi)溫度流失。因此，在設(shè)計玻璃幕墻外窗的過程中應(yīng)對其進行分析和研究，嚴格控制玻璃外窗的數(shù)量，另外還需嚴格控制外窗的封閉性，以此來提升玻璃幕墻的節(jié)能效果。

 

      4. 工程實例

 

      4.1 實例概況

      某機場共三座航站樓，其中第一航站樓因改造已停用，第二航站樓(T2)的建筑總面積為9萬㎡，該航站樓主要分為主體和兩翼，最大進深為93m，總長420m，地下1層，地上2層；第三航站樓A座(T3)的建筑面積為26萬㎡，地面總高25.8萬㎡，航站樓辦票大廳和候機廳面積為4.7萬㎡，在該區(qū)域采用了濕溫度獨立控制的空調(diào)方式，且在其長廊上一般都有大面積的玻璃幕墻。

 

T2航站樓實景圖

      4.2 T3航站樓空調(diào)能耗的特點

      ①   溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在機場總能耗中占據(jù)較大比例，由于航站樓內(nèi)部維護結(jié)構(gòu)使用玻璃幕墻的面積較大，導(dǎo)致航站樓內(nèi)部不同高度之間都存在溫差，特別是在夏季，在熱空氣聚集的作用下，屋面負荷過高，第二層的人員和地面直接收到較大的輻射熱；

      ②  航站樓溫度調(diào)控系統(tǒng)長期處于高負荷運作狀態(tài)，外部熱源距航站樓較遠，再加上建筑內(nèi)部用戶較為分散，這種情況下，就可選擇直連多級循環(huán)泵空調(diào)水系統(tǒng)，有利于降低輸送能耗；

      ③ 從該市的氣候條件來看，春季和秋季可為該航站樓提供自然的通風(fēng)和降溫條件，但在夏季，機場外部環(huán)境早晚溫差較大、相對濕度較低，每天約14h的時間，室外溫度比室內(nèi)常溫低26℃，這種情況下，可采用全空氣系統(tǒng)來實現(xiàn)溫度的有效降低。

 

      T3航站樓配備的是新型節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)，可為整個航站樓提供舒適的溫度和高空氣質(zhì)量，而T2航站樓的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要采用普通的機械送風(fēng)，在對相關(guān)能耗統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)T3航站樓溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的能耗比T2航站樓低，課件，新型空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用已取得良好的節(jié)能效果。

 

T3航站樓實景圖

      4.3 機場航站樓玻璃幕墻的形式分析

 

      4.3.1 T2航站樓玻璃幕墻分析

      該航站樓一層到達層和二層出發(fā)層采用的幕墻形式不同，其中二層主要采用大面積單柱支承的點支式駁接玻璃幕墻，該形式玻璃結(jié)構(gòu)簡單、視覺效果好，施工方便，通常適用在層間較低的層間幕墻或上下都具備穩(wěn)固支承體系的幕墻。而一層到達層則使用了帶玻璃肋的全玻璃幕墻，玻璃肋通過結(jié)構(gòu)密封膠和外側(cè)玻璃形成了一個完整的受力體系，這種形式的幕墻可有效提高室內(nèi)兩度，以此來保證建筑的美觀。

 

T2航站樓玻璃幕墻圖

      相關(guān)設(shè)計人員在對太陽方位、天氣變化等情況進行綜合考慮后，決定采用SV30隔熱膜安裝在T2航站樓四周的玻璃幕墻，這一措施實施后，在夏季，該航站樓溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的用電節(jié)約了21.2萬kW/h，若用0.85元千瓦時進行計算的話，每年可節(jié)約空調(diào)費約18萬元。

       4.3.2 T3航站樓玻璃幕墻分析

      T3航站樓的出發(fā)層和到達層都采用了明框式玻璃幕墻，將玻璃板用鋁礦進行鑲嵌，保證其成為一個四周都有鋁框的幕墻元件，并將其固定在二層到達層的鋼桁架上，而鋼桁架的支撐主要來源于整個建筑主體，使得幕墻和鋼桁架完全融為一體，不僅有效解決了整體受力問題，還提升了建筑整體的美感。

 

 

T3航站樓玻璃幕墻圖

      T3航站樓主要采用了中空LOW-E雙鋼化玻璃，在相關(guān)計算后得出該中空玻璃的傳熱系數(shù)為2.2W/㎡·k，而單層玻璃傳熱系數(shù)為5.7W/㎡·k，可見中空玻璃的傳熱系數(shù)遠小于單層玻璃的傳熱系數(shù)，節(jié)能率高達61.2%，另外，在遮陽方案的定制上，T3航站樓還在除東側(cè)以外的其他三側(cè)采用了彩釉中空LOW-E雙鋼化玻璃，可有效節(jié)約工程成本，減少工程施工量，方便后期維護，能夠有效降低光透射率，從而滿足特殊要求。T3航站樓所采用的部分幕墻構(gòu)造如下圖所示。

     

T3航站樓玻璃幕墻豎剖節(jié)點圖

      4.4總結(jié)

      T2航站樓在增貼隔熱膜后，明顯提高了幕墻的隔熱能力，T3航站樓在采用中空LOW-E雙鋼化玻璃后，大大降低了熱能的透射率，但仍需提高建筑的遮陽能力，降低空調(diào)系統(tǒng)冷負荷。

 

      5.結(jié)語

     

      對建筑工程玻璃幕墻進行綠色節(jié)能設(shè)計，是工程建設(shè)的關(guān)鍵性要求，在對玻璃幕墻進行節(jié)能設(shè)計時，需要結(jié)合其所具有的特點，對以往經(jīng)驗進行總結(jié)，確定設(shè)計要點，做好結(jié)構(gòu)方式、玻璃材料的選擇，并積極應(yīng)用各項新型技術(shù)，爭取不斷提高幕墻節(jié)能設(shè)計效果。

 

 

此文章摘自幕墻設(shè)計雜志2017年第一期

文/中建不二幕墻裝飾有限公司  陳善渺