大型公共建筑玻璃幕墙设计中的绿色节能技术应用研究

大型公共建筑玻璃幕墙设计中的绿色节能技术应用研究

叶宇

深圳市方大建科集团有限公司广东深圳518057

摘要：玻璃幕墙是建筑的外墙围护，是当前大型和高层建筑常用的兼顾功能与装饰的轻质墙体，而绿色节能技术在其中也得到了越来越多的应用。本文简要概述了大型公共建筑幕墙设计中的绿色节能技术，并就其具体应用进行了探讨。

关键词：大型公共建筑；玻璃幕墙设计；绿色节能技术

1大型公共建筑玻璃幕墙设计中的绿色节能技术

1.1大型公共建筑玻璃幕墙设计概述

一般来说，公共建筑主要包括用于办公、商业、旅游以及科教文卫等供人们进行各种公共活动的建筑。由于建筑规模以及室内人员密集度的不同等，各种公共建筑的年能源消耗总量也各异。按照建筑用能的特征，建筑面积超过两万平方米并且使用集中空调系统的各类公共建筑被称之为大型公共建筑。

由于功能用途的不同，大型公共建筑大多具备类型多样的建筑结构、建筑内部的系统设备繁杂、内部环境要求较高，使得建筑单位面积的能耗总量较大，其单位耗电量通常是普通住宅的十倍以上。随着社会经济的进步，大型公共建筑的在建数量增长较快，使得其能耗问题也到人们的更多关注。当前，国内大型公共建筑普遍存在年耗电量高、能源耗费严重、具备较高的节能空间。大型公共建筑在追求新颖的建筑结构的时候，在建筑外墙大范围的使用了玻璃幕墙设计，但这些设计却在遮挡阳光、隔热以及通风等节能减排方面的考虑不足，没能对建筑内外的温差进行有效利用，使得建筑内大量热量无法迅速排出，而集中空调系统时刻都在运行，从而造成大量的电力消耗。

1.2玻璃幕墙设计的绿色节能作用

1.2.1支撑建筑主体，抵御地震灾害

与填充式墙体不同，玻璃幕墙能够在本身范围内承受一定的变形压力，它通常由玻璃及其背后的支撑结构组成。玻璃幕墙架构的支撑点在建筑的主体架构上，用于维护建筑外墙。因相邻玻璃之间存在间隙，而且和横梁立柱的连接结构有移动的空间，所以在其自身平面范围内大约能够承受百分之一的变形。另外，如果用螺栓、弹簧等结构与建筑相连，那么相对于建筑而言具备一些的位移能力，甚至能够承受建筑主体结构侧移六十分之一时也不会遭到损坏。这种特殊的结构特点，使得玻璃幕墙遇到地震灾害时，不会因此而坍塌掉落，以致于引发伤亡事件。

1.2.2节省结构及基础费用

钢筋、水泥等建筑耗材都属于耗能高、成本高的建材，而幕墙的自重仅是传统砖墙的十分之一，混凝土砖墙的七分之一。这种墙体自重的减少，不但节约了建筑材料、减少资源能耗，还减少了建筑主体结构的荷载，解决了建造成本。同时，玻璃幕墙的建材大都为可再次循环利用的材料，从而减少建筑垃圾的产生。另外，只要选择合适的幕墙材料，使用恰当的架构和管控方式，就能够降低大型建筑的能耗，使其具备较好的节能环保标准。

2绿色节能技术在玻璃幕墙设计的应用

2.1双层玻璃幕墙系统的应用

双层玻璃幕墙主要指的是在建筑外墙上安装内层和外层两层玻璃幕墙。一般来说，内层门窗大多选用铝合金材质或者明框幕墙，而外层则主要使用隐、明框或者点式幕墙，主要是起到防护的作用，以免内层的遮阳设施受到损害。空气通过外层幕墙下方的进气口流入，然后经由幕墙上方的排气口留出，从而构成热量隔层，使得建筑内部的气温得到有效调节。在幕墙设计中，双层玻璃幕墙设计需要注意通风间层、风口等关键区域。在幕墙参数设计中，设计人员事先要确认建筑的隔音、节能性能，然后再决定通风间层的厚度，一般来说空气层的厚度不低于10厘米。

与普通玻璃幕墙相比，双层玻璃幕墙作为外墙围护结构，为建筑内部提供自然通风机采光，从而降低建筑的能源消耗，增加建筑内部空间的宜居程度，进而使得玻璃幕墙较好的兼顾了自然采光和节能的性能。由于通风间层的存在，空气被不同的结构方式划分为热量缓冲层，所以可以设置一个保护空间用百叶窗等遮阳控制构件，然后通过对这些遮阳设施的调整，从而获得较好的遮阳、通风和隔音性能。

2.1.1箱式双层玻璃幕墙

该方案由内向开启的窗户和外层幕墙所组成，其通风间层顺着建筑的轴线或者以房间为单元做水平分割，而纵向则常按照楼层进行划分，从而起到隔绝噪声和废气的传播。以单元为单位设置通风口，使得外部气流从下侧进风口进入，然后将建筑内部的废气从排风通道排出，以维持内部空气的自然流动，从而得到较好的通风功效。

2.1.2走廊式双层玻璃幕墙

这一方案是利用玻璃幕墙的通风间层而设置外挂式走廊，从而起到自然通风和建筑内部保温的目的。通风间层在纵向上被各个楼层所分开，其间层间距在0.6米到1.5米内。外层幕墙的通风口则被设置在各个楼层的底部和顶部区域，并通过调节装置来管制通风量。外挂式走廊内的空气在冬季时受阳光照射而升温，而未受阳光直射升温的空气则与之进行对流，从而使建筑每个朝向的内部空间温度形成温度缓冲，提高建筑内部空间的舒适度。

2.1.3井箱式双层玻璃幕墙

该方案是由一组箱式单元和与通风口联通的竖井所组成，从而在玻璃幕墙内部组成网状通道。由于竖井内部上下侧具有一定的温差，使得空气在其中加速循环，从而起到较好的通风效率。

2.2热反射镀膜在玻璃幕墙中的应用

在玻璃材料选择中，可考虑使用具有反光功能的热反射镀膜玻璃，它可经由镀膜层滤入可见光，然后将远红外光反射到建筑内部，从而起到发热的作用。同事，镀膜玻璃可通过镀膜来隔离太阳光的热量，从而减少阳光所带来的热作用。通常情况下，热反射镀膜可以反射20%-40%的太阳光辐射，具备较强的遮阳效果，不但能够让大型建筑内部的温度保持平衡，还能够减少光污染，对建筑内部的光线强度进行合理的调节，提高建筑空间的舒适度，减少空调的能源消耗，从而起到绿色节能的效果。

2.3保温镀膜玻璃在玻璃幕墙中的应用

保温镀膜玻璃有低辐射和多功能镀膜两种，这种玻璃对可见光具备较高的通透度，具备较强的反射红外线的功能，能够确保八成以上的可见光透入建筑内部，并将建筑内部物体所反射的长波光大部分保留下来，从而提高建筑内部空间的通透性。通过保温镀膜玻璃的使用，不仅可以减少建筑的能源消耗，还可在冬季对太阳热量进行有选择的调节，使得大部分热量被留在建筑内部，从而起到保持建筑内部温度稳定绿色节能的目的。一般来说，保温镀膜玻璃常用在中空玻璃中，而中空玻璃的材质热阻系数有比较高，从而使保温镀膜玻璃在保持建筑内部热量上具有较大优势。

2.4智能技术在玻璃幕墙中的应用

玻璃幕墙经过智能系统控制，可根据外界环境的变化而对自身形态进行动态转换，并对玻璃幕墙的通风结构、这样保温系统进行相应调节，从而对建筑内部的能源消耗进行最大程度的调节，使得建筑内部环境具有更好的舒适性，通常来说，这是建立在双层玻璃幕墙的基础上的，通过智能化的自动操作系统，在自然条件下对建筑内部空间的光线、温度、热供等进行合理的调节，使得建筑内部的通风性能和温度条件达到最优化，以起到绿色节能的效果。根据有关数据显示，通过智能自动化技术的运用，大型建筑物的能耗能降低七成左右。因此，智能玻璃幕墙已经成为绿色节能趋势的发展方向之一。

3结语

面对越发严重的环境污染及能源消耗问题，在保证建筑质量的基础上，建筑工程设计需要更多考虑到绿色、节能和环保需求。玻璃幕墙及其窗户约占建筑能耗的一半，为了降低能源消耗，就必须在玻璃幕墙的设计中融入绿色节能的理念，选择合理的玻璃材料以及恰当的幕墙构造，才能够起到绿色节能的效果。

参考文献：

[1]罗国兴.绿色节能技术在大型公共建筑玻璃幕墙设计中的应用[J].中国建筑金属结构，2013，14：50+71.

[2]胡亦明，王勇.绿色节能技术在大型公共建筑玻璃幕墙设计中的应用[J].陕西建筑，2013，06：9-12.

[3]田月华.幕墙节能技术的发展状况解析[J].中国建筑金属结构，2013，10：54-55.