2009年,廣州市進行了大規(guī)模的公共建筑能耗調查,結果見下表1:

其中,玻璃幕墻建筑與一般建筑能耗比較很值得大家注意。一般辦公建筑平均年能耗為88(kWh/m2.a),某玻璃幕墻建筑為203(kWh/m2.a);綜合商業(yè)建筑平均年能耗為94(kWh/m2.a),某玻璃幕墻建筑為214(kWh/m2.a);賓館飯店建筑平均年能耗為147(kWh/m2.a),而某玻璃幕墻建筑為213(kWh/m2.a)。
玻璃幕墻建筑能耗高,主要有以下幾方面原因:
(1) 玻璃幕墻建筑圍護結構熱容量小,容易受到天氣變化影響;
(2) 太陽得熱大,空調負荷高;
(3) 外立面不容易設置
外遮陽裝置;
。4) 保溫效果差。
在歐洲,有人甚至認為“玻璃盒子”這樣的高耗能建筑是建筑垃圾,正在受到環(huán)保人士的批評,但他們卻把它搬到了中國。
有的發(fā)展商(甚至政府官員)熱衷請國際設計事務所設計,這些設計師靠所謂“大手筆”、“大立面”,而節(jié)能指標在前期規(guī)劃成了被人遺忘的角落。有的發(fā)展商在項目建設前甚至不知道制冷耗電量有如此大。等到知道了,木已成舟,只有把高額的用電成本攤到進駐用戶頭上。北京某集團總部大樓,東南向辦公室冬季溫度高達32℃,不得不請中國建筑科學研究院幫助解決室內環(huán)境問題。
一般來說,玻璃幕墻建筑朝東、西的辦公室,
室內熱環(huán)境普遍不佳。玻璃幕墻建筑在下班后空調關閉,無法使用辦公室。而且,玻璃幕墻辦公室外窗多不能開啟,通風換氣差。采用內遮陽又嚴重影響建筑立面效果。
玻璃幕墻建筑在室內環(huán)境方面還存在如下問題:
(1) 外區(qū)(尤其是東西)房間內太陽輻射強烈,空調雖能降低溫度,但輻射太強,仍非常不舒適;
(2) 建筑不同朝向空調需求不同,控制功能差的空調系統(tǒng)往往難以協(xié)調;
。3) 玻璃幕墻通風換氣裝置設置有難度,造價也比較高;
(4) 內遮陽的控制管理有難度,許多建筑的內遮陽效果不佳。

4 建筑節(jié)能設計與幕墻的熱工設計
解決建筑環(huán)境問題和節(jié)能首先要從建筑設計開始。建筑幕墻行業(yè)的設計人員應該具備一些建筑設計的知識。建筑室內環(huán)境與節(jié)能設計主要應注意以下幾個方面:
。1)應該減少東西朝向幕墻的透明面積;
。2)夏季為主的地區(qū)的建筑應減少幕墻的透明面積;
。3)應該嚴格控制玻璃
采光頂的面積,滿足采光即可;
(4)透明部分盡可能采用外遮陽措施;
(5)內遮陽最好采用智能控制,兼顧采光和遮陽;
(6)避免室內區(qū)域受陽光直射;
(7)空調系統(tǒng)應根據(jù)房間的位置、朝向進行設計計算,控制應多分區(qū)域,不同區(qū)域單獨控制;
。8)南方濕熱地區(qū)的集中空調系統(tǒng)盡可能采用溫度、濕度獨立控制。
在玻璃幕墻工程的熱工設計方面,幕墻設計人員應在以下幾個方面進行認真的設計:
。1)(嚴寒、寒冷地區(qū))保溫設計方面:金屬型材應設計隔熱構造,非透明部分設保溫棉(無機類材料,防火性能好),透明部分采用中空、
低輻射玻璃,開啟和固定部分均應有良好的
氣密性能。在經濟允許的情況下采用
雙層幕墻。
。2)防止在幕墻內部產生凝結水。幕墻應有足夠好的型材隔熱構造(結露驗算),非
透明幕墻部分應做好隔汽層,允許的情況下應設計凝結水集排系統(tǒng)。
。3)
建筑遮陽。一般幕墻可采用外遮陽裝置,如格柵、百葉、穿孔板、挑檐等。大型玻璃幕墻可采用內遮陽加智能控制,采用遮陽型玻璃(如陽光控制玻璃、Low-E玻璃、熱
反射玻璃),雙層幕墻中間設遮陽裝置等。
。4)設置通風換氣系統(tǒng)。可以利用窗臺下方、天花上方、型材構造等設置通風換氣裝置。
在玻璃幕墻的保溫設計中,應采用
中空玻璃。如果一般中空玻璃不滿足要求,可以加大中空尺寸、采用Low-E中空、充
惰性氣體等。如果還不滿足要求,可以采用兩層或多層中空等。嚴寒地區(qū)可采用雙層玻璃幕墻提高保溫。
保溫型玻璃幕墻應采取措施,避免形成跨越分隔室內外
保溫玻璃面板的“熱橋”。主要措施包括:采用
隔熱型材、連接
緊固件采取隔熱措施、采用隱框結構等。保溫型玻璃幕墻周邊與墻體或其它圍護結構連接處應采用有彈性、防潮型
保溫材料填塞,縫隙應采用
密封劑或
密封膠密封。


在玻璃幕墻隔熱設計中,主要措施是遮陽,降低幕墻的
遮陽系數(shù)最為重要。降低遮陽系數(shù)可以采用
吸熱玻璃、
鍍膜玻璃(包括熱反射鍍膜、Low-E鍍膜、陽光控制鍍膜等)、吸熱中空玻璃、鍍膜(包括熱反射鍍膜、Low-E鍍膜、陽光控制鍍膜等)中空玻璃等?照{建筑的向陽面,特別是東、西朝向的玻璃幕墻,應采取各種固定或活動式遮陽措施進行遮陽。玻璃幕墻的遮陽應綜合考慮建筑效果、建筑功能和經濟性,合理采用建筑外遮陽并和特殊的玻璃系統(tǒng)相配合。
幕墻中采用自然通風節(jié)能措施。一般,空調狀態(tài)下建筑物是密閉的,但自然通風好的建筑可以減少空調的使用,從而節(jié)約建筑能耗。醫(yī)院、辦公樓、旅館、學校等公共建筑的外窗應設置足夠面積的開啟部分。采用玻璃幕墻時,在每個有人員經;顒拥姆块g,玻璃幕墻均應設置可開啟的窗扇或獨立的通風換氣裝置。
在
雙層通風幕墻設計中,嚴寒、寒冷地區(qū)宜采用空氣內循環(huán)的雙層形式;夏熱冬暖地區(qū)宜采用空氣外循環(huán)的雙層形式;夏熱冬冷地區(qū)和溫和地區(qū)應綜合考慮建筑外觀、建筑功能和經濟性采用不同的形式?照{建筑的雙層幕墻內應設置可以調節(jié)的活動遮陽裝置。
建筑幕墻抗結露設計。嚴寒、寒冷、夏熱冬冷地區(qū)建筑的玻璃幕墻應進行結露驗算,在設計計算條件下,其內表面溫度不應低于室內的
露點溫度。建筑幕墻的非透明部分,應充分利用幕墻面板背后的空間,采用高效、耐久的保溫材料進行保溫。嚴寒、寒冷地區(qū),幕墻非透明部分面板背后保溫材料所在的空間應充分隔汽密封,防止結露。幕墻與主體結構間(除結構連接部位外)不應形成冷橋。在可能無法避免結露幕墻內側應設置凝結水收集系統(tǒng)。凝結水收集系統(tǒng)應能完全收集幕墻內側可能出現(xiàn)的凝結水,收集的凝結水應能排放,不能滲漏至室內,F(xiàn)代化的建筑幕墻應設計幕墻的智能化系統(tǒng)。當空調建筑大面積采用玻璃窗、玻璃幕墻時,根據(jù)建筑功能、建筑節(jié)能的需要,可采用智能化控制的遮陽系統(tǒng)、通風換氣系統(tǒng)等。智能化的控制系統(tǒng)應能夠感知天氣的變化,能結合室內的建筑需求,對遮陽裝置、通風換氣裝置進行實時的控制,達到最佳的室內舒適效果和降低空調能耗。自動化的遮陽裝置應實現(xiàn)電動收放、電動調節(jié)狀態(tài)等。在天氣方面,應感知陽光
強度、風速、溫度、下雨狀況等。建筑的室內信息感知應包括室內人員的活動,室內的環(huán)境需要等。大型公共建筑,建筑遮陽的自動控制是非常必要的:一方面可以最大限度上滿足總體的需要,另一方面滿足美觀的需要。遮陽控制系統(tǒng)的設計,可以充分利用自然采光,大大節(jié)約照明能耗;采用智能控制以達到最佳節(jié)能效果;智能化的建筑遮陽不僅可以大大改善室內熱環(huán)境,而且可以最大限度節(jié)省空調能耗;將空調控制和遮陽控制結合,可以產生更好的效果。
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