高層建筑幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)分析

李爭(zhēng)金

摘? ? 要：在國(guó)家大力提倡節(jié)能環(huán)保的背景下，建筑行業(yè)作為耗能大戶，在建筑設(shè)計(jì)和施工中采取節(jié)能措施是一種必然。本文以某生態(tài)城信息園辦公樓建筑的幕墻工程為例，分析了節(jié)能設(shè)計(jì)在該工程中的應(yīng)用，旨在進(jìn)一步提升建筑幕墻設(shè)計(jì)的節(jié)能性能，推動(dòng)建筑幕墻產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高層建筑;外窗幕墻;節(jié)能設(shè)計(jì)

1? 前言

人們生活品質(zhì)隨著生活質(zhì)量的提升也在發(fā)生著變化，對(duì)待低碳節(jié)能問(wèn)題上也逐漸重視了起來(lái)，加上國(guó)家的相關(guān)法律法規(guī)，節(jié)能環(huán)保依然成為了建筑設(shè)計(jì)理念的一大部分，在建筑的外窗和幕墻設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能理念。本設(shè)計(jì)關(guān)于某生態(tài)城信息園4 棟辦公樓外窗幕墻合理設(shè)計(jì)，采用藍(lán)色玻璃幕墻和太陽(yáng)能供水系統(tǒng)，整體節(jié)能率達(dá)到55%，太陽(yáng)能熱水覆蓋率100%，使用率為55%。整個(gè)園區(qū)大面積采用玻璃幕墻，建筑形式簡(jiǎn)潔完整統(tǒng)一，具有現(xiàn)代感、科技感，改善了建筑室內(nèi)和室外環(huán)境，配合型材采用藍(lán)色鋁板，米白色石材作為整體結(jié)構(gòu)外圍設(shè)計(jì)。預(yù)計(jì)節(jié)能效果相當(dāng)可觀，體現(xiàn)出現(xiàn)代化建筑理念。

2? 高層建筑窗墻比的節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑中窗戶作為陽(yáng)光進(jìn)入室內(nèi)的通道，對(duì)照明和采暖效果反面意義重大。因此，建筑物上，關(guān)于窗戶的專業(yè)和科學(xué)設(shè)計(jì)，直接對(duì)室內(nèi)空氣流通、采暖、照明形成影響。尤其在高層建筑中，服務(wù)是面向大眾的，在窗戶玻璃的透光性能和保溫性能上要體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)之處，保證室內(nèi)外溫度隔絕。在實(shí)際的節(jié)能設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先，要測(cè)定高層建筑附近的風(fēng)向，通過(guò)模擬風(fēng)環(huán)境的方式，推斷高層建筑室外的風(fēng)向情況;然后，根據(jù)上述相關(guān)數(shù)據(jù)和推斷結(jié)果，確定窗戶的尺寸，并根據(jù)實(shí)際情況，保證室內(nèi)的照明度和亮度;最后，對(duì)窗墻比的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行審核，以保證高層建筑窗墻比的節(jié)能設(shè)計(jì)滿足實(shí)際要求。

3? 高層建筑外窗氣密性的節(jié)能設(shè)計(jì)

在高層建筑中，門窗的主要功能包括通風(fēng)、換氣、防盜等，在溫度較低的區(qū)域，室內(nèi)室外的溫差非常大，在室外起風(fēng)的情況下造成極大的壓力差，使冷空氣從門縫和外窗縫進(jìn)入室內(nèi)，從而形成室溫劇烈波動(dòng)現(xiàn)象，致使室內(nèi)的溫度迅速下降。與此同時(shí)，溫度較高的區(qū)域，人們一般采用空調(diào)降溫的方式來(lái)驅(qū)趕炎熱，在空氣不斷流動(dòng)的過(guò)程中，熱風(fēng)會(huì)從門縫、外窗縫等地方進(jìn)入室內(nèi)，使空調(diào)的制冷效果變差，從而增加耗電量。因此，高層建筑外窗幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)中，外窗的氣密性在室內(nèi)外溫差較大情況下發(fā)揮著重要制衡作用。

目前，高層建筑外窗氣密性的節(jié)能設(shè)計(jì)主要有兩個(gè)方面：一是，采用固定窗型進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，另一個(gè)是，選用密封性較好的材料進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。一般高層建筑中，外窗的設(shè)計(jì)采用的是平開(kāi)窗、推拉窗和固定窗三種，根據(jù)具體情況選擇合適的窗型。其中，平開(kāi)窗的窗扇和窗框之間會(huì)采用橡膠密封壓條，在窗戶關(guān)閉的情況下，室外的氣流很難進(jìn)入到室內(nèi)，但在窗扇和窗框聯(lián)接的位置、窗框與墻體聯(lián)接的位置，氣流還是可以進(jìn)入室內(nèi);推拉窗通過(guò)來(lái)回滑動(dòng)窗框，會(huì)產(chǎn)生很大的氣流空間，使空氣形成明顯的氣流，從而造成室內(nèi)熱量大部分外泄;固定窗的玻璃是直接安裝在門框中的，并且窗框鑲嵌在墻體內(nèi)部的，窗框和玻璃都使用了膠條或密封膠進(jìn)行密封，因此，室外空氣很難進(jìn)入室內(nèi)，從而發(fā)揮著很好的氣密性效果，可以有效達(dá)到節(jié)約熱能和電能的目的。在密封材料的選擇上，雙層玻璃周邊適用密封膠進(jìn)行密封，可以很好的發(fā)揮隔熱、隔音、降能和防露等作用。與此同時(shí)，適用聚氨酯發(fā)泡體對(duì)門窗的邊框處進(jìn)行填充，也可以大大提高高層建筑的隔熱性能和保溫性能。另外，適用密封毛條對(duì)窗框和窗扇進(jìn)行密封處理，通過(guò)硅化處理后，毛條的外觀可以變得很平整，在使用過(guò)程中可以大大提高窗戶的防塵、隔音、防凍、密封和保暖等性能。

4? 高層建筑外窗和幕墻保溫隔熱的節(jié)能設(shè)計(jì)

在高層建筑外窗幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)中，注重外窗和幕墻的整體及隔熱效果、不斷提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能，是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能最有效的方法。一般情況下，高層建筑外窗和幕墻保溫隔熱的節(jié)能設(shè)計(jì)主要有如下三個(gè)方面。

4.1? 使用新型環(huán)保節(jié)能外窗

目前使用最多的新型環(huán)保節(jié)能外窗是動(dòng)態(tài)式外窗，通過(guò)在外墻窗戶洞口安裝內(nèi)外兩層窗戶的方式，可以使內(nèi)層和外層窗戶的距離保持在1 厘米左右，從而達(dá)到隔熱保溫、隔音等效果。在溫度較高的時(shí)候，可以使用保溫窗簾，穩(wěn)定較低的時(shí)候，可以使用隔熱窗簾，通過(guò)外層窗具備保暖性能，及時(shí)吸收太陽(yáng)光在冬天進(jìn)行取暖，可以有效降低電能耗量，從而減少高層建筑的采暖費(fèi)用。

4.2? 適當(dāng)降低外窗傳熱系數(shù)

在高層建筑外墻幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)中，使用較高性能的節(jié)能門窗，是住宅建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的第一個(gè)要求，同時(shí)提高維護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，可以更好的起到隔熱保溫效果。近年來(lái)，PVC 型的門窗材料，可以很好的降低外窗的傳熱系數(shù)，安裝非常方便和快捷，在高層建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中得到了廣泛應(yīng)用，使外窗的抗腐蝕性和抗老化性得到大大提高。另外，在外窗設(shè)置一定的遮陽(yáng)裝置，可以有效減少輻射量，使冷靜期和外部熱量被阻絕在外，從而減少電能耗量，起到很好的保溫隔熱效果。

4.3? 玻璃幕墻設(shè)計(jì)和熱水系統(tǒng)

本建筑中采用的就是藍(lán)色玻璃幕墻，且進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)，在朝向上避大面積幕墻避開(kāi)了正南和正北向，這樣使得幕墻的隔熱保溫性能得到保障的加強(qiáng)。的性能在4 棟樓中主要以辦公服務(wù)為主，總建筑面積60926.96m2 ， 這樣龐大的建筑物中，設(shè)計(jì)出合理的節(jié)能體系，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)節(jié)約開(kāi)支，提高資源利用率意義重大。此外，注意對(duì)新能源的開(kāi)發(fā)利用，如在熱水系統(tǒng)中，主要為廚房辦公供水服務(wù)，采用的是充分利用太陽(yáng)能的方式，用太陽(yáng)能代替電能，集中式太陽(yáng)能集熱器為全玻璃真空管集熱器，太陽(yáng)能保證率為0.5，太陽(yáng)能集熱器集中放置在屋頂，采用閉式間接加熱方式加熱，集熱板所產(chǎn)生的熱量經(jīng)換熱作為熱水系統(tǒng)，這樣大量節(jié)省了電能，后期應(yīng)用中節(jié)約了成本。

5? 高層建筑雙層換氣幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)

在很多大型的寫字樓中，玻璃幕墻是主要的建筑材料，不能很好的進(jìn)行通風(fēng)換氣，使得空調(diào)的耗能量不斷增加。在高層建筑外窗幕墻的節(jié)能設(shè)計(jì)中，雙層換氣幕墻是現(xiàn)代發(fā)展中的新型環(huán)保節(jié)能幕墻，在對(duì)光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境和熱工環(huán)境等進(jìn)行全面考慮后，需要根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以使整體的保溫、隔熱、通風(fēng)和遮陽(yáng)等功能得到提高，對(duì)于保證高層建筑的外觀美觀度起到重要作用。一般情況下，雙層換氣幕墻主要包括內(nèi)外兩道幕墻，內(nèi)幕墻的設(shè)計(jì)一般采用全封閉模式，在室內(nèi)吊頂內(nèi)暖通系統(tǒng)的抽風(fēng)管和熱通道是相通的，同時(shí)內(nèi)幕墻中設(shè)置有通風(fēng)口，可以使室內(nèi)的空氣順暢的進(jìn)入熱通道，在空氣流動(dòng)循環(huán)作用下，確保內(nèi)幕墻和外幕墻的溫度基本一致，以達(dá)到保溫隔熱的整體效果。在外幕墻中設(shè)置有進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)裝置，同時(shí)與熱通道相連接，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，可以打開(kāi)熱通道上部和下部的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)裝置，使熱量被帶走;當(dāng)溫度較低時(shí)，陽(yáng)光輻射產(chǎn)生的熱量，可以使內(nèi)幕墻的溫度逐漸升高，從而起到保暖的效果，達(dá)到減少電能耗量的目的。

6? 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，新能源，新技術(shù)不斷加入建筑行業(yè)領(lǐng)域。城市化建設(shè)腳步逐漸加快，規(guī)模不斷壯大，在高層建筑外窗幕墻上應(yīng)用節(jié)能理念，順應(yīng)國(guó)家和人民生活質(zhì)量發(fā)展趨勢(shì)，提高了高層建筑中整體保溫隔熱性能，有效節(jié)約能源，實(shí)現(xiàn)了對(duì)可再生能源的廣泛利用，為國(guó)家在未來(lái)國(guó)際可持續(xù)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)中占得有利位置。

參考文獻(xiàn)：

[1] 郭凡榮.節(jié)能技術(shù)在建筑幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（21）.

[2] 陳善渺.建筑用玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)的探討[J].低碳世界，2016（26）：155～156.

[3] 葉海波.建筑玻璃幕墻的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)探討[J].住宅與房地產(chǎn)，2016（12）.