建筑施工中幕墻工程節能技術探討

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在建筑施工中，節能環保技術的應用可以降低溫室氣體的排放。幕墻最初作為一種帶有裝飾效果的外墻圍護，雖然不承重，但隨著新時代節能環保意識的增強，研究幕墻工程節能技術大有可為。幕墻工程節能技術越來越被人們重視，并且已經成為建筑施工中的關鍵環節之一。在當今節能減排理念普及的時代，節能技術的應用關系著高層建筑的發展。

一、幕墻工程節能技術的意義

據相關資料介紹(見圖1)，建筑耗能達25%之多，且隨著社會發展更有增長之勢。幕墻建筑物是熱交換最活躍的部分，在此過程中熱損失與傳統墻體相比至少要高出5到6倍，大概在整個建筑能耗過程中占40%左右。幕墻作為一項新技術，若能順應節能潮流，應用節能技術達到碳減排，必能使幕墻技術得到長足發展。圖1全國建筑全過程能耗變動趨勢(2005—2018年)

二、幕墻建筑設計中存在的問題

（一）節能理念欠缺

我國提出節能環保的發展理念僅有數年，在建筑施工中沒能足夠重視幕墻節能技術。從現在的建筑工程來看，建筑主體的設計放在首位，忽視幕墻設計重要性的問題時有發生，很多時候都是在建筑主體施工后才會想到幕墻的設計。（二）建筑主體與幕墻不統一幕墻雖然是圍護結構，但不完全獨立于建筑之外，所以脫離主體建筑進行幕墻節能設計是不適合的。但在實際的施工過程中，幕墻設計與主體設計交由兩個單位負責，而這兩個單位沒有聯系，這就導致幕墻設計人員設計出的方案可能不適用于當前的建筑物。其原因：一方面，幕墻設計沒有與建筑主體同時進行，難免會出現不匹配的情況；另一方面，各設計部門與施工部門缺乏技術交流，節能技術的準確實施難以實現。

三、幕墻節能設計的技術要點

（一）透明幕墻和非透明幕墻

首先,在建筑施工前要明確一點，那就是要清楚透明幕墻與非透明幕墻這兩者之間的關系及區別。如它們對傳熱系數要求截然不同，透明幕墻對傳熱系數的要求要比非透明幕墻的低。其次，我國的建筑熱工標準分別對非透明幕墻、透明幕墻的熱工性能做了規范。所以從熱工性能方面給幕墻定級則需要區分，同時按面積計權平均來計算建筑幕墻傳熱系數的方法也不能同時適用于兩者。類型不同的透明幕墻如果在同一朝向上，傳熱系數的計算可以按面積計權平均，對于非透明幕墻則要求每一塊幕墻都符合熱工要求。

（二）遮陽系數和傳熱系數的期望值

若想提高幕墻的熱工性能，首先需清楚人們對它的期望值，其次要綜合考量各方面可能會對其產生影響的因素，不能將事情想得太過簡單。對于玻璃幕墻的遮陽系數，人們可能考慮到透射光多，會增加室內的溫度，從而希望遮陽系數盡可能小，但是不是越小越好呢？如果遮陽系數過大，一則室內會因少光透射，而增加照明能耗；二則在冬季導致照進室內的光比較少，無形中增加了采暖帶來的能耗。夏季，室內溫度較高，如果遮陽系數過小，會大大增加空調能耗。因此，適中是遮陽系數的期望值。對于傳熱系數，不管是夏季還是冬季都是越小越好，傳熱系數的期望值為零。這是因為夏季空調啟動后，室內是冷端，室外是熱源，源源不斷的熱量由室外向室內傳遞。傳遞熱量的大小與傳熱系數正相關，換句話說，就是當傳熱系數降低時，傳入室內的熱量也就減少，必然會降低空調能耗。冬季，室內成為熱端，仍希望傳熱系數較小，保證較少的熱量從室內傳到室外。

（三）玻璃遮陽和太陽得熱的系數

同一塊玻璃由GB/T2680—1994標準得出的遮陽系數符合規定，但由JGJ/T151—2008標準得出的遮陽系數可能就不符合工程要求。2015年公布了GB50189—2015，其中用太陽得熱系數來代替遮陽系數，表征透明幕墻太陽光的熱效應。因此，為設計出達到節能要求的建筑，需要注意遮陽系數和太陽得熱系數的換算關系。

四、幕墻工程中節能技術的應用

（一）新型無斷熱型材的斷熱幕墻應用

在幕墻系統中，面板部分的熱傳遞占大部分，但立柱、橫梁部位的熱傳遞由于隔熱性能薄弱只占了一部分。為了降低這一部分的熱傳遞，出現了以斷熱條為主的斷熱型材。傳統的斷熱型材存在以下問題：一方面，斷熱條要求強度與剛度，這增加了工程成本；另一方面，想要達到斷熱要求，幕墻與建筑主體的連接在室內會導致材料利用率降低。此外，加工斷熱型材的工藝不同還會產生產品問題。在斷熱型材的加工過程中，加入斷熱條和熱熔劑需要增加工藝過程，從而導致加工工藝煩瑣，并且其可靠性也遠遠低于常規型材料。通過對斷熱型材和無斷熱型材的熱工性能測量發現，取消隔熱條會讓普通鋁型材與其他材料組合，從而達到理想的斷熱效果。兩種幕墻的熱工指標如表1。

（二）單層玻璃幕墻的節能技術

單層玻璃幕墻的節能技術從兩方面來實現：一方面，在建筑工程中選取的LOW―E玻璃和中空玻璃等可以很好地避免室內溫度過高，為人們營造舒適的居家辦公環境，也迎合了現代大多數人的生活方式；另一方面，采用新型材料制作室內遮陽設施，如窗簾，不僅能很好地防止紫外線帶來的輻射，保護人體健康，而且其他強大的性能也可以釋放或消耗能源。

（三）雙層玻璃幕墻的節能技術

雙層玻璃幕墻在夏季和冬季所起的效果不同，但都能達到降低能耗的效果。夏季，幕墻就像一個煙囪，通道中的空氣被太陽照射后升溫，空氣自下而上運動，通過自然通風，熱空氣被帶走，這樣一來就能輕松地達到降低室內溫度的效果。冬季，只要關閉外墻的通風口，就可以起到良好的保溫作用，從而降低采暖能耗。如果在雙層玻璃窗中沖入空氣、氬氣，幕墻節約的能耗還可以增加。設計人員隨著時代的發展也在不斷地研究各類高效節能的玻璃，但不同季節對導熱系數和放射系數有不同的要求。經過研究，冬季選用導熱系數小的填充介質降低能耗的效果更明顯。

五、幕墻節能設計未來的發展方向

人工智能技術應用到越來越多的行業中，沖擊著幕墻設計人員的設計理念。未來設計人員在致力于降低能耗的同時，會將人工智能技術更多地應用于幕墻，為生活帶來便利，提高建筑的舒適度。如智能通風系統、智能遮陽系統等人工智能技術的應用。從國內外的幕墻發展歷程來看，現在的幕墻設計正朝著綠色、節能的方向發展，且人工智能技術的發展使幕墻設計不斷創新。相信只要設計人員積極、主動思考，遵循節能理念，不斷創新，一定可以促成中國建筑向綠色、節能、環保、智能的方向發展。大部分公共建筑采用單層玻璃，具有良好的保溫節能效果。玻璃幕墻的保溫隔熱性能在不斷發展的過程中，也得到了顯著的提高，在一定程度上降低了能源的消耗，有利于資源節約。隨著時代的發展與科技的進步，幕墻的設計也逐漸過渡為雙層玻璃，在滿足幕墻功能性的同時節能性也得到同步提高。此外，從整體的角度考慮，幕墻系統加入了智能控制系統、遮陽系統、電動開啟通風系統，使得幕墻設計更具節能性、舒適性。

作者：陳迪宇 何璽 鄧鑫 趙文 石雪峰 單位：中國建筑第七工程局有限公司