浅谈节能理念应用于玻璃幕墙设计中

    随着社会的不断发展，环境污染及能源消耗已成为阻碍社会可持续发展的重要问题。同样，中国的经济建设和发展也面临着能源问题，据统计， 目前北京、 上海等大城市的建筑能耗已占全市总能耗的1/4，居于能耗的首位，其中公共建筑能耗又占建筑总能耗的大部分。

    幕墙主要是指悬挂或支承在主体结构上的外墙，它的主要功能是作为建筑的外部维护结构。公共建筑中的建筑围护结构广泛使用的幕墙，幕墙在给建筑物带来整体美观的同时也存在着能源的消耗。据统计公共建筑的建筑耗能已达全社会能源消费量的27.6%[2]。这主要是因为在幕墙的设计过程中，设计师将新颖与华美作为幕墙设计的主要关注点，而往往忽视了幕墙节能的重要作用。与传统的幕墙相比玻璃幕墙具有较好的建筑艺术效果，墙体自重轻，施工工期短，维护方便，但是造价高，能耗较大。因此本文就玻璃幕墙的节能理念在现代幕墙中的应用提出了一些建议。

    现代的幕墙的设计首先应保证以下两个基本要求：

    （1）保证幕墙设计的整体美观效果，幕墙的设计应衬出建筑美，这就对设计人员提出了较高的要求，它需要设计人员有个整体的知识面，懂得将现代美学、建筑学科等知识灵活应用。幕墙的整体美观效果不仅是现代幕墙设计的基本要求也是适应时代发展的需要。

    （2）保证幕墙安全、耐久。公共建筑对幕墙的整体安全性提出严格的要求，合理的幕墙设计可以减少经济损失，保障人民生命、财产安全。现代幕墙设计必须满足防火要求，其窗间墙的填充材料应采用不燃或者难燃材料；幕墙的防雷设计应符合规范的要求，幕墙的防雷体系与主体结构有着可靠的连接；幕墙采用的玻璃为安全玻璃，设计中应有防止玻璃破碎坠落的方案，如在幕墙的下层设裙房，主要出入口设雨罩等。

    社会经济的发展、建筑行业设计水平的不断提升，促使现代幕墙设计中越来越多的现代理念被应用，对现代幕墙设计工作的发展与进步起到了极其重要的作用。传统的幕墙设计只考虑了满足安全、稳定的基本工作要求，无法满足社会可持续发展的需要，而将节能理念体现在现代幕墙设计中，最初投资虽有所增加，但从长远来看，由于有节能的功能，超出投资的费用可以从长期节约下来的能源费用补回。节能理念在现代玻璃幕墙设计中，主要应用在以下两种形式：

    3.1 单层玻璃或者透明幕墙的节能

    所谓的单层透明幕墙是指采用了透明材料的幕墙。可见光和长波辐射在经过普通玻璃时是大部分穿过的，当阳光直射到建筑物时，阳光中的可见光和长波到达室内，致使室内温度过高，产生温室效应，为了使室温保持在一个令人舒适的温度，必然要增加空调的电耗。对于这个特点，我们可以通过减少幕墙的使用面积、调整幕墙的位置、设置遮阳系统、合理选择节能材料来提升建筑的节能性能。

    （1）减少玻璃幕墙的使用面积。当阳光直射时，使用面积的减少可以让阳光较少的进入建筑内部，降低热透射量，不会使室内温度过高，空调的电耗相应地也就降低。但是，在实际应用中，幕墙设计为了追求立面效果，很少考虑这一节能方式。

    （2）调整幕墙的位置。幕墙的位置被建筑的朝向决定着，从节能的角度出发，在选取建筑的朝向时应考虑采光、通风、日照及遮阳等要求。建筑方位的选择是玻璃幕墙节能设计的要素之一，特别是在大面积的玻璃幕墙，其建筑方位应南北朝向，若处在东西朝向将不可避免的处于长期日照中。

    （3）设置遮阳系统。在玻璃幕墙上设置遮阳系统，遮阳是目前有效的一种节能措施，遮阳可以减少阳光直射，达到延缓室内温度高峰时间段的目的，这就使得室内温度能够基本处于一个幅值，室内的温度场比较均匀。当建筑物处于夏季时，不同朝向的墙面受到辐射的程度不同，造成墙面的日辐射强度和峰值的时间段也不同，所以不同的遮阳形式直接影响建筑物的节能效果。

    从位置上分，遮阳系统可以分为外部式和内部式，有时外部式遮阳系统会影响到立面效果的光洁，则可以考虑内部式遮阳。内部式遮阳最常用的是使用窗帘，窗帘朝阳面材料的品质直接影响遮阳的效果。从形式上又可以分成水平、垂直、综合和挡板式。其应用的范围不同，朝向南北的建筑物可以采用水平式，而垂直式则可以用于正北、西北和东北向。综合式用于东南或者西南走向，挡板式主要用于东西向。遮阳系统的采用不仅可以使建筑节能，若考虑其光影效果，则可以使建筑更华丽、美观。

    （4）选择合理的玻璃幕墙材料。玻璃热透射率高，可见光和长波辐射可以大部分的穿过玻璃，所以当大面积使用玻璃幕墙时，要根据建筑所处的气候区和窗墙比选择玻璃，使幕墙的传热系数和玻璃的遮阳系数符合有关标准的规定[3]。这几年由于技术的成熟出现了高性能玻璃，主要有镀膜玻璃、中空玻璃，由这些高性能玻璃组成的幕墙技术已很成熟，其玻璃幕墙的导热系数大大降低。

    3.2 双层玻璃幕墙的节能

    双层玻璃幕墙是由内、外两层玻璃幕墙组成，其节能主要是通过两层幕墙中形成的一个通道体现，且在外层的幕墙设置了进、出风口，这一独特的设计，不止使幕墙保温隔热性能得以提高，而且又满足了外观华丽的效果。

    双层玻璃幕墙的工作原理可以用“烟囱效应”来形容，通过与外界通风换气，在冬季可以保持室内温度，使暖气能长久的保持，达到减少取暖所需的能耗，在夏季阳光照射下，两层幕墙中的通道空气被加热，空气会自发地由下而上流动，通过与外界相连带走了通道中的热空气，起了减低室内温度的效果。根据季节的不同可以在通道中选择不同的填充物质，在冬季可以选择导热系数小的填充物质，在夏季就与之相反。幕墙中的换气量更取决于风速和风向，在设计中为了防止夏季热风倒灌，还应隔断在双层玻璃幕墙的空间与通风口。

    玻璃幕墙的美观与节能是可以一起体现出来的，随着科学技术进步，出现了一些隔热性能好、反光系数低的高性能玻璃，其产品使幕墙的使用功能、舒适度、美观效果大大提高，而且逐渐向节能、绿色环保化、智能生态化方向发展。其中主要的代表有光电幕墙，光电幕墙是一种太阳能光电玻璃幕墙，它将集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一体，它的出现充分体现了建筑的节能化。它通过将多个太阳能光电池镶嵌在一种经过特殊处理的具有极高透明度的玻璃中，电池之间通过导线来连接，经过加固处理构成了一个整体的光电模板。它充分体现了节能化， 太阳能电池发电不会排放二氧化碳或产生有害的气体，也无噪音污染，并可用来发电，与环境有很好的相容性。它具有装饰作用，太阳能光电板占有建筑面积小，且外观晶莹优美，具有特殊的装饰效果。

    玻璃幕墙设计与其节能效果有密切的关系，随着社会的进步，科学技术的发展， 现代节能理念必然会广泛应用于幕墙从设计到施工的各个阶段。玻璃幕墙的设计一定是朝向节能、绿色环保的方向发展的，新型玻璃幕墙技术也会以其华丽的色彩点缀着城市的美丽。