试论公共建筑外窗幕墙的节能设计

试论公共建筑外窗幕墙的节能设计

邵骥骋

华东建筑设计研究院有限公司华东建筑设计研究总院

摘要：随着社会的迅速发展，能源消耗量日益增加。国家对生态环境的环保给予高度重视，并提出了绿色环保的建筑理念，为企业发展提供了新的思路。基于此，本文从设计视角出发，对我国公共建筑的外窗幕墙的节能优化设计展开论述，以期为相关的建筑企业工作人员提供可靠的参考。

关键词：公共建筑；外窗幕墙；节能设计

近年来，节能环保的思想在我国各个行业得到进一步深化，城市的大型公共建筑物为人们提供了办公、娱乐、购物等诸多便利，在绿色环保背景下，加强公共建筑的优化设计非常重要。在外围护结构中，外窗及透明玻璃幕墙是热量损失严重的重要载体，所以，有必要根据建筑物实际特点，对门窗结构进行节能改造，以提升公共建筑的整体建筑质量。

一、外窗幕墙的节能设计价值

现阶段，我国社会经济正在从快速发展向高质量发展的重要转折时期。所以，政府部门大力倡导节能环保型经济。为此，各行各业应当在确保经济稳步、健康发展的前提下，有效地抓好环境保护工作。建筑企业亦如此。然而，近年来，我国城市化进程日益加快，建筑工程施工、扩建过程中，对资源的需求量也不断增多，因此，相关的建筑企业秉承绿色发展理念，切实地做好节能降耗工作具有非常重要而深远的意义。目前，我国兴起了很多公共建筑物，一般应用了玻璃幕墙的外护结构，充分地利用了自然资源，经过科学地规划、设计，不仅提升了整个建筑的采光、透光性能，而且满足了人们对室内保温、隔热、照明功能的需求，极大地缩减了建筑材料，节约了企业建筑成本，且易于安装，具有很高的使用价值[1]。

二、公共建筑的外窗幕墙优化设计

（一）选用节能型材料

第一，对门窗的外框材料，一般工作人员在设计外窗幕墙的时候，侧重于选用铝合金材质的框架，这些框架与玻璃材料可以制成玻璃幕墙[2]。然而，在实际应用中，由于铝合金材料的传热性强，在公共建筑工程中应用，可能导致隔热效果不太好。因此，建议选用塑料、木质材料等，它们的传热性能偏低，恰好可以适当地降低玻璃的导热系数。为了保证各类建筑材料均能够发挥节能性，必须有效地处理断桥，通常指的是聚氨酯材料。第二，合理地选用玻璃材料。公共建筑玻璃幕墙的隔热性能主要与光照有关。一般情况下，应用在幕墙施工的玻璃材料具有极高的导热性。这样，每当夏季时节，白天的太阳光非常强烈，玻璃直接从阳光吸收了大量的热能，进而传到室内，让室内的温度迅速升高，必须依靠空调设备进行降温处理，才可满足人们的居住需求。而到了严寒的冬季，阳光照射时间很短，室内温度骤然下降，依然要长时间启动空调使室内增温。这样，如果选用常规的玻璃构建幕墙，则会消耗大量电能，不利于节能环保。因此，可以选用节能型玻璃材料，如Low-E玻璃，该材料经过镀膜以后，可以有效地反射红外线，降低了对人体的辐射性，与常规玻璃相比，这种玻璃具有很低的传热系数。具体良好的保温性能。同时，当可见光热能偏低时，Low-E玻璃可以有选择性地通过、吸收；当可见光的热能较高时，它也能够进行有效地遮断，起到良好的隔离效果，抑制了阳光的辐射作用，一般这种型号的玻璃其遮阳系数为0.4。

（二）幕墙的节能设计

1.双层换气幕墙

常见一些大规模的办公楼里，主要由玻璃幕墙材料进行建筑。无法有效地达到换气、通风效果，导致室内的空调耗电大量增多。可见，对我国公共建筑物的外窗幕墙进行节能设计非常重要。其中，双层换气式幕墙就是一种新兴的节能环保型幕墙，在设计期间，通常会对光照、风力、热能等因素进行综合分析，再结合国家有关的设计要求，对幕墙进行科学地规划、设计，使得建筑物具有良好的通风、保温、隔热及遮阳性能，同时，从建筑物外观上也发挥了重要作用。所谓的双层换气幕墙，主要分为内、外两道幕墙。其一，对内幕墙进行完全封闭，在室内，暖通系统的热通道与抽风管之间是彼此相通的，且内幕墙又设有相应的通风口，让室内的空气顺利进入热通道。在空气循环流动的情况下，使得内、外幕墙的温度大体持平，从而室内具有良好的隔热、保温性能。其二，外幕墙设有进风、排风装置，且与热通道相连。如果外界温度很高，则可将通风装置打开，带走室内热量；如果外界温度很低，光照形成的热量，可提升内幕墙的温度，进而达到保暖作用，节约了电能的消耗。

2.铝板干挂石材的幕墙

目前，在我国有些公共建筑结构中，应用了铝板干挂石材的幕墙，取得了良好的节能效果以及使用性能。这种幕墙安装结束后，整体的感观性、平整度都很好。且幕墙的颜色可以维持很长时间。在设计期间，主要的节能原理如下：把相应的幕墙材料与保温防火系统加以整合，通过挂件设施让石材安装于公共建筑中带有受力点的墙体外侧。同时，还需要设置复合板，在外界风力作用下，复合板能够及时地将风传到整个墙面，从而使墙面具有良好的保温、隔热性能。所以，在幕墙设计阶段，应当选用背栓点的连接方法，如果只有一个立柱，则可分别在其左右两侧安装石材、玻璃幕墙，如果只有一个横梁，则可分别在其上下的不同位置安装幕墙；此外，还应当合理地设定支撑体系与轻钢龙骨的空间距离，建筑主体结构的墙体还要设置带有良好保温性能的材料，如空心砖、双面矿棉毡等，以达到节约能源的建筑要求，让公共建筑物始终保持“冬暖夏凉”的居住效果。

3.光电幕墙

对于大型的公共建筑物，设计一套科学的节能体系具有极大的实用价值与经济价值。例如：设置光电幕墙[3]能够有效地利用太阳能，在双层钢化的玻璃内部，密封安设了太阳能转换的模板，可以实现从太阳能向电能的转化，具有良好的发电、隔音、隔热、装饰等功效，达到了公共建筑幕墙人性化、智能化的设计要求。在设置光电幕墙时，应当有效地利用幕墙内的空腔，用于隐藏电线，让建筑结构达到良好的外观要求。当加装了幕墙的光电模板后，不仅节约了大量的建筑材料，而且直接对太阳能进行吸收，有效地调节了室内温度，减少了空调系统的电能消耗。

4.外窗朝向与遮阳设计

第一，建筑物的外窗朝向。窗户的方位不同，其吸热效果也不存在很大区别。一般对外窗幕墙进行节能设计时，都要有效地设计方位。由于夏季时节，东西方向接受的阳光辐射较多，而冬季为南面。这样，对于夏热冬冷的地区，尽可能在南、北、东南方位构建外窗，进而消弱热量对建筑物保温隔热性的干扰。选择上述几个方位，个窗可以在夏季形成“过堂风”，加快了室内空气的流速，达到降温效果。第二，采取必要的遮阳手段。现阶段，一般建筑物设有遮阳窗户，选用卷帘装置，注意卷帘装置要固定在窗框上，让其隐藏于墙体内部，同时，在窗框上安装导轨，当有隔热需求的时候，可及时放下卷帘。此外，还可适当下调外窗玻璃的遮蔽系数达到建筑的遮阳效果，可选用“双层玻璃+断桥处理性强的窗框”[4]。

结束语

总之，随着我国科学技术的发展，很多新兴能源、建筑材料、技术等正在得到广泛地推广与应用。现阶段，我国公共建筑日益增多，在建筑物的外窗幕墙设计方面，积极地秉承“节能环保”的设计理念，既符合我国对绿色建筑的发展要求，又满足了人们对建筑物的个性化需求，让公共建筑具有良好的外观、保温、隔热、通风等性能，提升了资源的利用率，有利于建筑行业的可持续发展。

参考文献：

[1]周俊.建筑幕墙的节能设计分析[J].绿色环保建材，2017（3）.

[2]王海辰.西安地区公共建筑中玻璃幕墙的节能分析与研究[D].2015.

[3]干学宏，江晨晖，张敏.夏热冬冷地区公共建筑外窗幕墙的节能研究[J].建筑节能，2009，37（2）：5-7.

[4]黄兵兵.浅谈玻璃幕墙和窗的节能设计[J].中华民居（下旬刊），2014（9）.