1 節能型建筑幕墻概述

1. 1 節能型建筑幕墻特點

建筑幕墻一般由面材與支撐結構構成,主體結構具有一定的抗載荷能力與位移能力,因此其首要特點就是建筑幕墻是一個完整的結構系統,其次是建筑幕墻在受到風壓等外部載荷沖擊時自身結構能夠承受較大的變形或者在設計范圍內進行一定的位移,再次,建筑幕墻結構是單獨的結構系統,不具有承擔建筑主體結構載荷的圍護結構.

節能型建筑幕墻除了具有一般的幕墻特點之外,還具有采光性能好,能夠最大的采集自然光的特點,例如,先進門窗系統的使用能夠防止烈熱天氣下建筑內部溫室效應的發生.此外,還具有通風能力強、幕墻密閉性好等特點.

1. 2 節能型建筑幕墻設計原則

節能型建筑幕墻在設計過程中首先要進行建筑物周邊環境的分析研究,充分掌握當地的自然風貌,如日照光線、氣候風壓、日常溫度等,結合建筑物本身的朝向、建筑功能與室內需求條件,綜合分析幕墻對建筑設計的調整與適應效果,在此基礎上結合系統技術完成節能型幕墻的設計.整個設計過程涉及到幕墻隔熱保溫、采光遮陽、通風與保溫以及傳熱降噪、室內空間密封性等各種因素之間的相互聯系與影響,因此在設計過程中必須遵循一定的設計原則才能保證建筑幕墻的節能型要求.

首先,設計過程要具有科學性.在進行幕墻形式選型、面材選取、窗墻面積比的設定過程中,對各種影響因素之間要進行科學可靠的分析研究,權衡建筑幕墻功能、性能以及建筑功能要求之間的利弊,保證節能型建筑幕墻的穩定與可靠.其次,節能型建筑幕墻要具有適用性.

節能型建筑幕墻設計過程要嚴格遵循國家的節能政策法律法規,結合節能幕墻項目與建筑環境因素,參照標準規定與地方要求,做到既要有較低的建筑能源消耗,又要有較高的人居環境標準.再次,節能型幕墻要具有經濟性.因其并不是建筑物節能的主要方面,只屬于建筑圍護結構部分,是建筑節能的一個方面,因此節能型幕墻必須既有一定的經濟性,才能體現其節能環保的真正意義.

1. 3 節能型建筑幕墻設計意義

雖然國家早就頒布了《節約能源法》,但到目前為止,國內建筑能耗仍占了社會總能耗的四分之一,隨著國內建筑行業的飛速發展,以及國家對環境保護的重視,節能型建筑成為未來發展的必要趨勢,幕墻作為現代建筑必不可少的一部分,節能性必將是未來發展的主旋律.以現代幕墻中使用最多的玻璃幕墻為例,玻璃幕墻板不僅外觀簡潔通透,而且能夠有效減少鋼筋混凝土、高耗能建材的使用,但其在保溫隔熱性等幕墻特性方面相較傳統幕墻較差,玻璃幕墻能耗占整個建筑能耗的百分之四十,若對其進行節能設計,將極大的降低建筑能耗,因此發展節能性建筑幕墻有其重要的意義.

2 節能型建筑幕墻設計過程

2. 1 鋁合金斷熱型幕墻建筑節能設計

鋁材具有良好的熱傳導性能,因此對于使用鋁材進行幕墻設計的工程,可以使用斷熱條將幕墻內外的環境空間隔斷開來,以此達到保溫氣密性的要求.依據斷熱型鋁材的加工方式,可分為灌注式與插條式斷熱鋁材,不論哪種型式的斷熱鋁材,其內在原理都是通過在內外鋁材之間添加隔離物來降低傳熱系數,增加熱阻值的,隔離物應該同時具有較高的強度與較低的傳熱系數,這樣才能保證隔熱效果.例如,聚酞胺尼龍 66 因其遠低于鋁合金的導熱系數以及與鋁合金相當的力學性能,便常常被用作隔離物.

2. 2 玻璃幕墻建筑節能設計

玻璃作為幕墻使用最多的面材,在進行其節能設計過程中,首先需要進行的是采用節能玻璃.節能玻璃在光學性能與熱特性等方面要優于傳統的玻璃.以中空玻璃為例,其中間層為封閉的空間,內部介質為空氣,且沒有對流現象的產生,因空氣的傳熱系數大約為玻璃傳熱系數的 1/27,因此其具有極低的熱傳導系數,在隔熱性能與節能效果方面表現優異.此外,中空玻璃在保溫、隔音以及降低溫差傳熱負荷方面也具有相當的優勢.

其次,在玻璃幕墻的熱工設計方面,可以采用熱通道的形式,該形式能夠有效減少能源消耗與熱損失.在熱工設計時,一定要充分分析了解玻璃幕墻的通風傳熱方式,如敞開式外循環雙層玻璃幕墻進行的是自然通風,在保溫隔熱方面較差,而封閉式內循環雙層玻璃幕墻與其正好相反,空氣沒有與外部環境交流,通過抽風機等一起在室內循環流動,保溫氣密性較好.在傳熱方式上,主要分為玻璃、鋁合金金屬框架的建材的傳熱、內部環境與外部環境在幕墻內外表面之間的傳熱兩大部分,通過對其通風傳熱的改進可達到幕墻的節能效果.

再次,玻璃幕墻的氣密性設計是建筑幕墻節能效果的重要保證,氣密性設計一般在幕墻玻璃以及型材之間進行.其設計過程包含密封材料的選取以及施工,一般來說硅酮耐候密封膠與橡膠密封條的密封效果最為理想.硅酮耐候密封膠因其耐污染、耐水性的等特點,多用于玻璃之間的密封,橡膠密封條則因其使用壽命長、抗老化性能好而多用于型材與建筑幕墻之間的密封.

2. 3 雙層結構體系節能幕墻設計

雙層結構體系是隨著幕墻技術的發展以及社會需求而產生的一種新型節能幕墻,相比傳統單層幕墻,雙層幕墻采暖節能百分之四十到五十,制冷節能百分之四十到六十,同時具有顯著的隔音效果,是未來節能幕墻發展的趨勢.

雙層幕墻分為內外兩層幕墻,中間為通道,可在外層幕墻設置進出風口或者在幕墻頂部設置通風器,因此雙層幕墻在通風方面自然,舒適度較高.因此,在夏季時,雙層幕墻可進行自然通風,在天氣較熱時,中間通道空氣受熱產生對流,將室內熱空氣帶走從而降低室內溫度.在冬季時,則通過對中間通道進行封閉,降低室內外熱交換,產生類似于溫室效應的現象,提高室內溫度,降低采暖需求.冬季時,中間通道內還可填充不同氣體,降低熱傳導系數,起到更高效的保溫效果.

2. 4 遮陽型節能幕墻設計

建筑幕墻必須進行遮陽設計,因大面積使用玻璃等面材,在陽光照射時會產生大量的熱輻射,夏季是要降低太陽輻射,冬季則要盡可能多的采集陽光以降低供暖消耗.降低太陽輻射可采用擋板式、格柵式等遮陽方式,通過設計不同的卷簾的方式將不同角度方位的太陽輻射反射回去,冬季則可將幕墻設計為太陽能立面的形式,通過玻璃幕墻采集太陽能從而降低供熱能源消耗.

3 總結

節能型建筑幕墻設計涉及到結構形式、幕墻材料及其使用效果等多方面的內容,需要綜合考慮外部環境因素與建筑功能需求,才能達到有效的節能效果.

參考文獻

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