建筑施工中幕墙工程节能技术探讨

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在建筑施工中，节能环保技术的应用可以降低温室气体的排放。幕墙最初作为一种带有装饰效果的外墙围护，虽然不承重，但随着新时代节能环保意识的增强，研究幕墙工程节能技术大有可为。幕墙工程节能技术越来越被人们重视，并且已经成为建筑施工中的关键环节之一。在当今节能减排理念普及的时代，节能技术的应用关系着高层建筑的发展。

一、幕墙工程节能技术的意义

据相关资料介绍(见图1)，建筑耗能达25%之多，且随着社会发展更有增长之势。幕墙建筑物是热交换最活跃的部分，在此过程中热损失与传统墙体相比至少要高出5到6倍，大概在整个建筑能耗过程中占40%左右。幕墙作为一项新技术，若能顺应节能潮流，应用节能技术达到碳减排，必能使幕墙技术得到长足发展。图1全国建筑全过程能耗变动趋势(2005—2018年)

二、幕墙建筑设计中存在的问题

（一）节能理念欠缺

我国提出节能环保的发展理念仅有数年，在建筑施工中没能足够重视幕墙节能技术。从现在的建筑工程来看，建筑主体的设计放在首位，忽视幕墙设计重要性的问题时有发生，很多时候都是在建筑主体施工后才会想到幕墙的设计。（二）建筑主体与幕墙不统一幕墙虽然是围护结构，但不完全独立于建筑之外，所以脱离主体建筑进行幕墙节能设计是不适合的。但在实际的施工过程中，幕墙设计与主体设计交由两个单位负责，而这两个单位没有联系，这就导致幕墙设计人员设计出的方案可能不适用于当前的建筑物。其原因：一方面，幕墙设计没有与建筑主体同时进行，难免会出现不匹配的情况；另一方面，各设计部门与施工部门缺乏技术交流，节能技术的准确实施难以实现。

三、幕墙节能设计的技术要点

（一）透明幕墙和非透明幕墙

首先,在建筑施工前要明确一点，那就是要清楚透明幕墙与非透明幕墙这两者之间的关系及区别。如它们对传热系数要求截然不同，透明幕墙对传热系数的要求要比非透明幕墙的低。其次，我国的建筑热工标准分别对非透明幕墙、透明幕墙的热工性能做了规范。所以从热工性能方面给幕墙定级则需要区分，同时按面积计权平均来计算建筑幕墙传热系数的方法也不能同时适用于两者。类型不同的透明幕墙如果在同一朝向上，传热系数的计算可以按面积计权平均，对于非透明幕墙则要求每一块幕墙都符合热工要求。

（二）遮阳系数和传热系数的期望值

若想提高幕墙的热工性能，首先需清楚人们对它的期望值，其次要综合考量各方面可能会对其产生影响的因素，不能将事情想得太过简单。对于玻璃幕墙的遮阳系数，人们可能考虑到透射光多，会增加室内的温度，从而希望遮阳系数尽可能小，但是不是越小越好呢？如果遮阳系数过大，一则室内会因少光透射，而增加照明能耗；二则在冬季导致照进室内的光比较少，无形中增加了采暖带来的能耗。夏季，室内温度较高，如果遮阳系数过小，会大大增加空调能耗。因此，适中是遮阳系数的期望值。对于传热系数，不管是夏季还是冬季都是越小越好，传热系数的期望值为零。这是因为夏季空调启动后，室内是冷端，室外是热源，源源不断的热量由室外向室内传递。传递热量的大小与传热系数正相关，换句话说，就是当传热系数降低时，传入室内的热量也就减少，必然会降低空调能耗。冬季，室内成为热端，仍希望传热系数较小，保证较少的热量从室内传到室外。

（三）玻璃遮阳和太阳得热的系数

同一块玻璃由GB/T2680—1994标准得出的遮阳系数符合规定，但由JGJ/T151—2008标准得出的遮阳系数可能就不符合工程要求。2015年公布了GB50189—2015，其中用太阳得热系数来代替遮阳系数，表征透明幕墙太阳光的热效应。因此，为设计出达到节能要求的建筑，需要注意遮阳系数和太阳得热系数的换算关系。

四、幕墙工程中节能技术的应用

（一）新型无断热型材的断热幕墙应用

在幕墙系统中，面板部分的热传递占大部分，但立柱、横梁部位的热传递由于隔热性能薄弱只占了一部分。为了降低这一部分的热传递，出现了以断热条为主的断热型材。传统的断热型材存在以下问题：一方面，断热条要求强度与刚度，这增加了工程成本；另一方面，想要达到断热要求，幕墙与建筑主体的连接在室内会导致材料利用率降低。此外，加工断热型材的工艺不同还会产生产品问题。在断热型材的加工过程中，加入断热条和热熔剂需要增加工艺过程，从而导致加工工艺烦琐，并且其可靠性也远远低于常规型材料。通过对断热型材和无断热型材的热工性能测量发现，取消隔热条会让普通铝型材与其他材料组合，从而达到理想的断热效果。两种幕墙的热工指标如表1。

（二）单层玻璃幕墙的节能技术

单层玻璃幕墙的节能技术从两方面来实现：一方面，在建筑工程中选取的LOW―E玻璃和中空玻璃等可以很好地避免室内温度过高，为人们营造舒适的居家办公环境，也迎合了现代大多数人的生活方式；另一方面，采用新型材料制作室内遮阳设施，如窗帘，不仅能很好地防止紫外线带来的辐射，保护人体健康，而且其他强大的性能也可以释放或消耗能源。

（三）双层玻璃幕墙的节能技术

双层玻璃幕墙在夏季和冬季所起的效果不同，但都能达到降低能耗的效果。夏季，幕墙就像一个烟囱，通道中的空气被太阳照射后升温，空气自下而上运动，通过自然通风，热空气被带走，这样一来就能轻松地达到降低室内温度的效果。冬季，只要关闭外墙的通风口，就可以起到良好的保温作用，从而降低采暖能耗。如果在双层玻璃窗中冲入空气、氩气，幕墙节约的能耗还可以增加。设计人员随着时代的发展也在不断地研究各类高效节能的玻璃，但不同季节对导热系数和放射系数有不同的要求。经过研究，冬季选用导热系数小的填充介质降低能耗的效果更明显。

五、幕墙节能设计未来的发展方向

人工智能技术应用到越来越多的行业中，冲击着幕墙设计人员的设计理念。未来设计人员在致力于降低能耗的同时，会将人工智能技术更多地应用于幕墙，为生活带来便利，提高建筑的舒适度。如智能通风系统、智能遮阳系统等人工智能技术的应用。从国内外的幕墙发展历程来看，现在的幕墙设计正朝着绿色、节能的方向发展，且人工智能技术的发展使幕墙设计不断创新。相信只要设计人员积极、主动思考，遵循节能理念，不断创新，一定可以促成中国建筑向绿色、节能、环保、智能的方向发展。大部分公共建筑采用单层玻璃，具有良好的保温节能效果。玻璃幕墙的保温隔热性能在不断发展的过程中，也得到了显著的提高，在一定程度上降低了能源的消耗，有利于资源节约。随着时代的发展与科技的进步，幕墙的设计也逐渐过渡为双层玻璃，在满足幕墙功能性的同时节能性也得到同步提高。此外，从整体的角度考虑，幕墙系统加入了智能控制系统、遮阳系统、电动开启通风系统，使得幕墙设计更具节能性、舒适性。

作者：陈迪宇 何玺 邓鑫 赵文 石雪峰 单位：中国建筑第七工程局有限公司