剖析玻璃幕墙的遮阳与节能

【摘 要】 本文通过对玻璃幕墙的遮阳以及节能问题进行分析,期望能更好的促进玻璃幕墙的发展设计,并且对技术进行不断的完善和革新。

【关键词】 玻璃幕墙;遮阳;节能技术;技术分析

引言:

目前,建筑节能成为建筑行业共同关注的问题。玻璃幕墙的广泛应用实现了建筑外围护结构中墙体与门窗的相结合,建筑围护结构的使用功能与装饰功能完美的融为一体,使建筑更具有现代化和艺术性,同时也受到了社会的青睐。然而大面积玻璃幕墙的应用在提供了良好采光的同时,却给采暖和制冷带来了高耗能的隐患,这是玻璃幕墙的一个最大缺点。所以说,研究玻璃幕墙的节能设计对建筑业的不断发展是非常有意义的。

一、节能型建筑幕墙概述

(一)节能型建筑幕墙特点

建筑幕墙一般由面材与支撑结构构成,主体结构具有一定的抗载荷能力与位移能力,因此,其首要特点就是建筑幕墙是一个完整的结构系统。其次,是建筑幕墙在受到风压等外部载荷冲击时,自身结构能够承受较大的变形或者在设计范围内进行一定的位移。再次,建筑幕墙结构是单独的结构系统不具有承担建筑主体结构载荷的围护结构。节能型建筑幕墙除了具有一般的幕墙特点之外,还具有采光性能好能够最大的采集自然光的特点,例如,先进门窗系统的使用能够防止烈热天气下建筑内部温室效应的发生。此外还具有通风能力强、幕墙密闭性好等特点。

(二)节能型建筑幕墙设计意义

虽然国家早就颁布了《节约能源法》担到目前为止,国内建筑能耗仍占了社会总能耗的四分之一随着国内建筑行业的飞速发展,以及国家对环境保护的重视节能型建筑成为未来发展的必要趋势。幕墙作为现代建筑必不可少的一部分,节能性必将是未来发展的主旋律。以现代幕墙中使用最多的玻璃幕墙为例,玻璃幕墙板不仅外观简洁通透,而且能够有效减少钢筋混凝土、高耗能建材的使用,但其在保温隔热性等幕墙特性方面相较传统幕墙较差,玻璃幕墙能耗占整个建筑能耗的百分之四十,若对其进行节能设计将极大的降低建筑能耗,因此发展节能性建筑幕墙有其重要的意义。

二、玻璃幕墙遮阳的必要性

建筑外围护结构的节能设计,由开窗、方位、遮阳到隔热材料等因素环环相扣,这些因素左右建筑物的耗能量。台湾的西拉雅研究室曾对台湾的办公建筑的外围护结构进行研究,对建筑外围护结构的各要素的耗能量进行分析,其分析结果如下:

从以上可以得出结论:

(一)外墙的开窗率是外墙节能的最重要因素

降低开窗面积率是节能最重要手段,但是降低开窗率也必须顾及确保适当的自然采光,并免除心理的封闭感。但是对于追求通透效果的玻璃幕墙而言,只能采用降低开启窗面积并加强不透光地方的隔热设计来达到节能要求。

(二)外遮阳和玻璃遮蔽是外墙节能的第二重要因素

玻璃材质及外遮阳都影响遮蔽率的大小,是装设遮阳板、遮阳百页等外遮阳远比改变玻璃材质的效果大。玻璃材质可选择高反射率的反射玻璃和吸热玻璃(但反射率太大的反射玻璃会造成眩光污染的公害)。

(三)建筑方位因素是外墙节能设计的第三要素(占了12%的比重)

大面积的玻璃幕墙应避免东照西晒。建筑的朝向应朝南北向配置。在国内,随着市场经济的发展,建筑节能是中国经济社会可持续发展的迫切需要,建设单位和设计单位的节能环保意识也不断提高,对玻璃幕墙的节能要求也不断的提高,现阶段提高玻璃幕墙隔热保温性能的主要措施有:1.采用镀膜玻璃、LOW-E玻璃、热反射玻璃、中空玻璃等玻璃处理技术以减少太阳透过玻璃的直接辐射。2.采用铝塑复合材料、断热桥型材等高热阻材料应用技术。以上隔热保温措施原理比较简单,使玻璃幕墙结构的传热系数大大降低。这些节能措施在建筑现阶段已应用较广。虽然玻璃幕墙建筑采用遮阳措施能达到更好的隔热节能作用,但在国内,现阶段各方对此重视不够。一栋设计不良的全为玻璃幕墙的建筑全年空调耗电量,可能是一般混凝土外墙大楼的四倍。而玻璃幕墙的使用寿命达五十年之长,其节能效果当然远胜于短寿命的冷气机、冰箱、锅炉等。故玻璃幕墙建筑的节能比其他建筑产品节能更为重要。所以发展玻璃幕墙的遮阳技术也是建筑物节约能源的重要手段之一。

三、玻璃幕墙的遮阳节能技术分析

(一)在构造上提高玻璃幕墙的热工性能

(l)提高玻璃幕墙的气密性能。(2)玻璃幕墙应采取遮阳措施。玻璃幕墙遮阳可采用花格、挡板、百叶、卷帘等。挡板、百叶、卷帘可采用智能化的控制装置进行调节,以达到夏季遮阳、冬季采光的协调。(3)用双层玻璃幕墙。双层玻璃幕墙是由内、外两层玻璃幕墙组成,双层幕墙中间要形成一个通道,同时外层幕墙设置进风口和出风口,外层幕墙一般采用框式和点支承玻璃幕墙,内层幕墙一般采用明框幕墙或铝合金门面。双层幕墙的节能是指幕墙在夏季利用“烟囱效应”通过自然通风换气降低室内温度。在冬季能产生温室效应,提高保温效果,降低取暖能耗。双层幕墙在夏季的阳光照射下,通道中的空气被加热,使空气自下而上地流动,从而带走通道中的热空气,达到降低房间温度的作用。另一方面,由于双层幕墙的特殊结构本身就具有一定的遮阳功能可减少阳光对空气的辐射,降低房间温度减少降温,起到节约能源的目的。在冬季双层幕墙可关闭外层幕墙的通风口,这样幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高,减少室内和室外的温差,也减少了室内的温度向外界传递,起到房间内的保温功效,降低房间取暖费用。依据通道内气体的循环方式,将双层通道幕墙分为内循环通道幕墙、外循环通道幕墙和开放式通道幕墙。

(二)遮阳的形式及构造设计

遮阳具有防止太阳辐射、避免产生眩光、改善室内环境气候、及建筑外观上光影美学效果之功能,但也对室内的采光、通风带来不同层次的影响。遮阳系统本身而言,根据位置分为外部遮阳与内部遮阳,其中又可分为活动式遮阳及固定式遮阳。就遮阳形式来分,一般分为四种:水平遮阳、垂直遮阳、综合式遮阳和挡板式。根据地区的气候特点和房间的使用要求,可以把遮阳作为永久性的或临时性的。永久性的就是在玻璃幕墙内外设置各种形式的遮阳板和遮阳帘,临时性的就是在玻璃的内外设置轻便的布帘,竹帘,软百页,帆布蓬等。

(三)遮阳型节能幕墙设计

建筑幕墙必须进行遮阳设计,因大面积使用玻璃等面材在阳光照射时会产生大量的热辐射夏季是要降低太阳辐射冬季则要尽可能多的采集阳光以降低供暖消耗。降低太阳辐射可采用档板式、格栅式等遮阳方式通过设计不同的卷帘的方式将不同角度方位的太阳辐射反射回去冬季则可将幕墙设计为太阳能立面的形式通过玻璃幕墙采集太阳能从而降低供热能源消耗。

(四)铝合金断热型幕墙建筑节能设计

铝材具有良好的热传导性能,因此对于使用铝材进行幕墙设计的工程可以使用断热条将幕墙内外的环境空间隔断开来,以此达到保温密闭性的要求。依据断热型铝材的加工方式,可分为灌注式与插条式断热铝材不论哪种型式的断热铝材其内在原理都是通过在内外铝材之间添加隔离物来降低传热系数增加热阻值的,隔离物应该同时具有较高的强度与较低的传热系数这样才能保证隔热效果。例如,聚酞胺尼龙66因其远低于铝合金的导热系数以及与铝合金相当的力学性能便常常被用作隔离物。

(五)铝合金部分节能技术需要满足的要求

玻璃幕墙节能技术的研究除了玻璃之外,还需要明确铝合金节能处理模式,铝合金也是热量传导的主要导体,热量通过铝合金的传导是建筑玻璃幕墙热量传导的一半以上。因此,只有通过技术的研究才能合理控制铝合金型材的热传导功能,基于玻璃幕墙技能技术研发的标准,对铝合金部分的节能技术应用需要结合具体的建筑类型,在实际建筑时,尽可能选择隔热节能型的铝合金型材,以此来提高节能水平。通过分析发现,影响隔热铝合金型材的热导率的重要因素主要包括:隔热条的形状设计、隔热条的宽度、辅助措施应用模式,在此基础上,研究人员需要根据铝合金隔热条的热传递途径,对热量的传递进行阻断处理,保障铝合金隔热能力。

铝合金通过隔热条来体现出自身的隔热能力,所以需要严格规范隔热条生产的质量、尺寸、内部结构,使其可以进一步完善铝合金的综合性能,提高节能标准。选择隔热型材的考虑因素要结合隔热断桥相关技术,对铝合金的节能性能进行确定,进而研发出具体的节能技术。这个过程需要基于产生环节的内容,在生产一个连续的隔热区域时,会利用材料为聚酞胺尼龙66的隔热条把铝合金分为两个部分,进而保障铝合金型材的隔热保温效果不受到影响。节能技术就需要结合隔热条的生产过程,在保持铝合金型材截而不变的基础上,改变隔热条的尺寸,使其可以达到隔热的效果,实现节能生产。

四、建筑玻璃幕墙遮阳节能技术的发展趋势

目前,在现代化社会不断进步的过程中,建筑玻璃幕墙的应用要满足轻巧、灵活、时尚的外观要求,并要具各良好的性能,能够体现出较高的抗弯强度和密封性,同时起到隔热、隔音的效果。随着技术的不断引进于革新,遮阳物体在设计上也越来越智能化,对建筑屋的造型的设计以及屋内的温度的调制也有着非常大的作用,使得建筑物的造型在设计时要考虑遮阳物的运用,结合不同地区的气候与环境进行不同的造型设计。它在设计上和传统的墙体不同,是在外侧的幕墙和建筑内侧的幕墙之间设计了一个换空气以及通风的环节,进而使得室内的空气可以循环或者是流通,使得建筑内的幕墙的温度于室温接近,进而使得室内的温度均匀,差别减小,进而使得能量的节约比以往的幕墙在使用供暖以及制冷系统时所得到的能量的节约更多。

五、结束语

在现代化建筑工程中,遮阳系统在建筑设计中占有较大的比例,通过合理的设计可以使建筑物达到节能的目的,并且使之具有一定的艺术效果.但是我们也需要清楚的知道,遮阳系统在现代化建筑工程中的应用还不够广泛,还需要我们对其进行深入研究,从而在节能建筑工程中得到广泛应用。

参考文献:

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