探讨绿色节能技术在大型公共建筑玻璃幕墙设计中的应用
时间：2020-03-31 05:13:13 来源：千叶帆 本文已影响人
摘 要：在现代化城市公共建筑中，一些大型建筑物在其玻璃幕墙设计方面通常存在不少问题，例如缺乏理想的通风效果、保温性能相对较差、光污染现象严重、能耗过高等等。要想针对此类问题做出改善，首先应从大型公共建筑玻璃幕墙设计出发，采取有效的节能措施加以改造。本文从玻璃幕墙设计实践出发，总结并分析了绿色节能技术在大型公共建筑玻璃幕墙设计中的应用，仅供参考。
关键词：大型公共建筑；设计；玻璃幕墙结构；绿色节能；应用
对于现阶段城市建设而言，发扬绿色环保理念、将绿色节能技术应用于大型公共建筑玻璃幕墙设计过程中具有积极的现实意义，有利于建筑行业实现节能减耗、创建环境友好型社会。我国环保部门对于大型公共建筑存在玻璃幕墙能耗过高的问题给予了重视和关注，并出台了相应的法规与政策以推广绿色节能技术，以改善玻璃幕墙能耗过高问题。然而当前国内市场在改善玻璃幕墙保温性能以及节能性能方面，仅仅着眼于Low-E玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、热反射玻璃和隔热断桥铝型材等材料的应用，或控制开窗面积、减少结构传热系数，增强密封性。此类研究均过于片面，而未从全局着眼、系统性地总结和分析现阶段玻璃幕墙绿色节能技术。笔者在此针对现阶段发展前景最为广阔、应用最广泛的几种主要的玻璃幕墙绿色节能技术展开探讨与归纳，以期对国内玻璃幕墙设计有所指导和帮助。
1 国内大型公共建筑玻璃幕墙常用的几种节能设计方案
1.1 双层玻璃幕墙系统的应用
双层玻璃幕墙主要包括两层玻璃幕墙，即内层与外层，通常情况下内层幕墙材料为铝合金门窗或者明框幕墙，而外层幕墙则采用点式玻璃幕墙、隐框或者明框。双层玻璃幕墙方案的应用中，合理选择通风间玻璃、层宽度以及风口是其关键所在。在各类设计参数中，通风间层宽度是极为关键的，设计师应根据建筑物隔声性能以及节能效果来确定合理的空气层厚度，通常情况下该数值应不低于100mm；与此同时，还应对调节遮阳附件的安置、清洁、观赏植物的放置等因素予以充分考虑。空气间层内气流流动缓慢，而气候环境、通道结构以及气流流速均会对空气层厚度（最大热阻）产生影响，其数值需要具体计算方可明确，但与封闭空气层存在差异。笔者就现阶段常见的几种玻璃幕墙系统做如下介绍：
（1）箱式双层玻璃幕墙。由内向开启窗扇与外层幕墙构成，通风间层位于内外层之间，并以房间为单元或与建筑轴线保持水平进行分隔，通常情况下垂直方向以层为单位进行划分，由此避免了废气与噪声的传播。各个单元均在底部以及顶部设置通风口，来自底部通风口的新鲜空气注入，而室内产生的废气自由顶部通风口排出，保持室内空气流动，达到自然通风的效果。
（2）走廊式双层玻璃幕墙。该系统方案通过通风间层设置外挂式走廊，进而实现通风或者保温的效果。垂直方向上，通风间层每层均已隔断，具有较宽的间层间距，这一数值在600～1500mm范围内波动，从而构成外挂式走廊；而在外层幕墙结构中，其排气口和进气口分别设置在天花板、楼板部位，通风量则由通风调节板加以控制。除此之外，该系统双层皮幕墙并未做出水平分隔，因此形成的双层皮夹层空腔将多个不同房间连接为一个整体，所以在设计过程中应对防火分区以及不同房间产生的噪音干扰问题做妥善处理。
（3）井箱式双层玻璃幕墙。由连通通风口的竖井和一组箱式单元构成，并在玻璃空腔内部形成错杂纵横的网状通道。该结构演变自箱式双层玻璃幕墙，因此也可将其作为一种特殊构造纳入箱式双层玻璃幕墙体系中。
1.2 应用新型节能的玻璃材料
在选择玻璃类型时必须综合考虑多方因素，确保所选玻璃类型的合理和科学性。通常情况下应着眼于玻璃材料的光学性能以及热工性能，一般来说，在夏热冬暖区域主要以热反射玻璃以及吸热玻璃为最佳选择，而在夏热冬冷区域则以中空玻璃（带有热反射玻璃）为最佳选择，而寒冷区域则应考虑低辐射玻璃。若经济条件允许，低辐射中空玻璃是最佳选择，其具有最佳的综合性能，且不会对邻近环境造成光污染，不会产生眩目刺眼的感觉。笔者就当前市场上常见的几种玻璃类型做简单介绍：
（1）中空玻璃。随着聚硫胶的发明和广泛应用，中空玻璃制造过程中也大量使用了聚硫胶，这一技术的进步推动了中空玻璃制造的大幅度发展。中空玻璃利用间隔框架将双层平板玻璃隔开，同时密封周边，继而将干燥空气充入中空夹层，并附有少量干燥剂以确保中空夹层内部空气干燥。
（2）多功能镀膜玻璃与低辐射玻璃。多功能镀膜玻璃与低辐射玻璃通常又被称为保温镀膜玻璃，这两种玻璃材料具有高反射红外线辐射以及高通透可见光的性能，其中对于远红外辐射的反射率极高，可见光的80%可进入室内，而室内物体产生的辐射长波中有90%可保留在室内，具有极佳的透明性，因而在科学实验楼以及办公楼设计中得到广泛使用。
2 玻璃幕墙设计中的新节能技术
2.1 玻璃幕墙设计中智能技术的应用
所谓智能玻璃幕墙，即玻璃幕墙通过动态转换自身形式来适应外部环境气候变化，从而对幕墙的通风系统、保温系统以及遮阳系统做出自动、合理的调节，使建筑物内部能耗得到最大限度控制，并使室内环境得到最优化改善，从而具有更佳的宜居性。一般情况下，职能玻璃幕墙系统以双层幕墙设计形式为基础来实现其既定设计功能。而从功能上来看，智能玻璃幕墙也可作为一种延伸形式纳入呼吸式玻璃幕墙系统，其基于智能化建筑，同时将暖通、热供、光电等建筑配套技术予以适度控制，并利用计算机网络对室内光线、温度以及空气湿度与流动性加以有效调节，从而使建筑物内通风与保温/降温性能在自然条件下达到最优，降低能源消耗，而建筑物在其生产与使用过程中所需的各项费用支出也得到合理化控制。据统计，与传统玻璃幕墙相比，在玻璃幕墙设计中采取智能化系统后，建筑物自身能耗降幅高达70%。由此点分析来看，在节能环保幕墙的未来发展趋势中，智能玻璃幕墙系统将成为一个新的目标和潮流。
2.2 玻璃幕墙设计中光电技术的应用
光电玻璃幕墙能够对光电效应加以利用进而产生电能。在自然界各类可再生资源中，太阳能属于其中的一种高品位能量，其利用率较高，传输以及分配相对较为便捷，因此在建筑设计中得到了广泛应用，建筑物由此也跳出了地域化大规模供电系统的限制。在大型公共建筑中，将太阳能光电板应用于玻璃幕墙中为建筑物发电，实现了被动节能式玻璃幕墙向主动供给建筑物能源的先进玻璃幕墙的转变，在各种被动节能设计的配合下，国内建筑玻璃幕墙能耗过高这一现状将得到根本性改善。
3 结 语
大型公共建筑中，玻璃幕墙设计方案得到较为普遍的应用，因此研究玻璃幕墙绿色节能技术，推动大型公共建筑玻璃幕墙设计向绿色节能方向发展，具有重要的现实意义。
参考文献
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