1、1公共建筑外窗幕墙的节能设计探讨摘要：提升建筑门窗及幕墙的节能设计是提高建筑节能设计水平的最有效途径。本文主要从公共建筑外窗气密性设计、窗墙比设计、双层换气幕墙设计、外窗和幕墙保温隔热设计等方面探讨了公共建筑外窗幕墙的节能设计策略。 关键词：公共建筑；外窗；幕墙；节能设计 中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号： 前言 当今时代，随着社会文明发展进程的不断加快，人们的精神文化需求层次日益提高，绿色、生态、节能、环保概念日渐深入人心。建筑设计作为一种刨造性活动，在当今能源日益紧张的趋势下以及生态环保理念的大力倡导下，建筑节能成为建筑设计工作中的重要设计理念，也成为建设集约型社会的关键环节
2、。建筑外窗与透明玻璃幕墙是外围护结构中热传导、热扩散、损失热量最活跃和最严重的部位，因此，提升建筑门窗及幕墙的节能设计是提高建筑节能设计水平的最有效途径。近年来，在社会经济高速发展的带动下，各类型建筑的建设也进入了迅猛发展时代，大型公共建筑，尤其是一些大型综合体建筑、超高层建筑和地标性建筑，其功能和建筑结构较为复杂，如何在规划设计中根据建筑物结构加强建筑外窗幕墙的节能设计成为广大建筑设计者探讨的重要课题。 本文笔者结合工作实践，从以下几个方面探讨了公共建筑外窗幕墙2的节能设计策略： 1.公共建筑外窗气密性的节能设计 通风换气是建筑门窗的主要功能之一。寒冷地区室内外温差较大，当室外刮风时形成压力
3、差，冷空气通过外窗缝隙进入室内，造成室温剧烈波动，影响室内环境并消耗大量热能，这种现象我们称之为“冷风渗透” 。炎热地区，夏季多采用空调制冷，空气流动产生的热风通过缝隙进入室内，导致制冷能耗增加。因此，无论在寒冷地区还是炎热地区，当室内外温差很大时，建筑外窗的气密性能对空调负荷和室温的稳定有显著影响。在提高建筑外窗气密性进行节能设计中，主要有以下两种方法：一是设计固定窗型。目前，公共建筑在外窗窗型的设计上，一般包括推拉窗、平开窗和固定窗种，推拉窗在窗框下滑轨来回滑动，上部有较大的空间，下部有滑轮间的空隙，窗扇上下形成明显的对流交换，热冷空气的对流形成较大的热损失。平开窗的窗扇和窗框间一般有橡胶
4、密封压条，在窗扇关闭后，虽内外气体以难形成对流，但仍存在窗扇与窗框接触位置的空气掺漏，以及窗框与墙体之间的空气渗漏等。而固定窗的窗框嵌在墙体内，玻璃直接安装在窗框上，玻璃和窗框都已采用胶条或者密封胶密封，空气很难通过密封胶形成对流，具有较好的气密性。因此，从结构上讲，固定窗是最节能的窗型。 二是正确选用密封材料。不同的密封材料在性能上差异较大，在密封材料的选择上，双玻璃周边宜用密封胶翻结密封，使玻璃层间形成干燥气体，起到隔音、隔热、防结露和降低能耗的作用。门窗框的四边与3墙体之间的空隙宜采用聚氨酯发泡体进行填充，有很好的密封保温和隔热性能。窗框和扇之间的密封则宜采用密封毛条，毛条的安装部位一般
5、在门窗扇、框扇的四周围或密封桥（挡风块）上。同时，毛条需经过硅化处理，质量合格的毛条外观平直，底板和竖毛光滑，无弯曲，底板上没有麻点，以起到隔音、防尘、密封、防冻、保暖的作用。 2.公共建筑窗墙比的节能设计 窗墙比是指建筑物高与开间定位线围成的面积的比值。建筑外环境中的热量主要太阳辐射、窗材导热以及空气渗透等途径透过窗户向建筑室内传递，而这些途径与窗户的大小有关（相关研究报道指出窗户面积与空调负荷大小呈线性关系） ，因此，从建筑节能设计的角度出发，必须加强窗墙比的合理设计。在窗墙比的设计上，一般来说应满足两个条件，一是保证采光率；二是满足保温和节能要求。具体实践中，应首先对建筑周围的风向进行监
6、测，根据监测的数据对建筑的风环境进行模拟分析，总结室外风场规律。然后以此为依据，进行窗户大小的设计。同时，不同的建筑空间为了保证室内的明亮程度，照度标准是不一样的。具体来说窗地比是对一个单一房间来说的，即窗的净面积和地面净面积的比值。如：在公共建筑设计中，大厅的窗地比一般是 1/61/4，卧室的窗地比一般为 1/61/8。而针对体型不规则且较为复杂的公共建筑，如整个建筑无垂直立面，主要由向各角度倾斜的各种表面组成。原窗墙比计算必须加权计算。目前国内建筑行业普遍使用加权计算软件，可以比较真实地反映建筑是否在窗墙比方面体现节能要求。 3.公共建筑双层换气幕墙的节能设计 4现代建筑中高楼大厦多半采用
7、玻璃幕墙，但是全封闭式的幕墙透气效果不佳，使用空调耗费的能量又大。双层换气幕墙一种新型的节能环保幕墙，它是在综合考虑该建筑所处的风环境、光环境、热工环境后，优化了各个立面的保温、遮阳、通风和采光，设计出的一种外墙构造。双层换气幕墙具有“生态意义”建造方式的美誉，其主要由内外两道幕墙组成。其中，内幕墙采用明框幕墙，一般设计为全封闭模式，建筑室内吊顶内暖通系统抽风管与热通道相通，有通风口设置于内层玻璃幕墙下，通过通风口使室内空气进入热通道，通过强制性空气流动循环，使内侧幕墙表面温度与室内温度接近，从而促进公共建筑幕墙区域形成良好的保暖隔热环境，降低取暖和制冷的能源消耗。外幕墙则是将进风和排风装置设
8、置于外层玻璃幕墙上下两端，使其相连与热通道。夏季时，通道内温度升高，将热通道上下两端的进排风口打开，在“烟囱”效应下，热通道气流产生，并通过气流运动将通道内的热量带走，使内侧幕墙外表面温度降低，减少空调负荷，起到节能效果。冬季时，将进风和排风口关闭，通过阳光的辐射作用，可将内侧幕墙的外表面温度提高，减少建筑采暖耗能。 同时，在双层换气幕墙热通道宽度的设计上，应把握以下标准： 表 1：双层换气幕墙热通道宽度设计标准 4.公共建筑外窗和幕墙保温隔热的节能设计 全面提高建筑围护结构的保温隔热性能，加强公共建筑外窗和幕墙5整体的节能改造是实现公共建筑节能的最佳途径。在节能设计措施上，主要包括以下几个方
9、面： 一是降低外窗传热系数。 中国建筑金属结构协会塑料门窗委员会专家组成员陈祺指出提高新建住宅节能指标重点措施的第一条就是采用高性能节能门窗，提高建筑围护结构传热系数指标。在降低外窗传热系数上，一方面，可使用安装保温性能更好的外窗材料，改善外墙保温效果。PVC 型材是近年来被广泛应用的一种新型的建筑材料，该材料性能优良、加工方便、用途广泛，由于其物理性能如刚性、弹性、耐腐蚀，抗老化性能优异，具有良好的保温隔热效果。另一方面，东、西朝向外窗配置外遮阳装置，将会阻隔辐射量， ，可以有效阻绝内部的冷气外流和外部的热量渗透进屋内，真正做到节能保温，节省大量的空调耗能。 二是应用新型节能环保外窗。动态式
10、外窗是近年来新兴的一种节能环保型窗户，其主要设计思路是将内层和外层两层窗户安装于外墙窗户洞口上，保证内外层窗户之间间隔 10mm 左右。夏季拉开保温帘，关闭隔热帘；冬季拉开保温帘，关闭隔热帘。从而整体效果是：外层窗主要承载保暖功能，冬季时充分利用太阳关取暖，降低采暖费用。 三是玻璃幕墙避免正南正北。除使用节能材料外，还必须从结构、外形等方面进行节能设计。公共建筑设计提倡利用太阳能，注重自然通风和采光。一般在设计时避免正南正北的朝向，根据地域可偏东或偏西，否则总有一面的能耗会很大，不利于节能。 参考文献： 1 周新亮. 试论建筑外窗的节能设计J. 科技信息，2012（13） 62 刘转梅，党开航，党开春. 大型公共建筑外窗节能改造技术探讨J. 粉煤灰综合利用，2011（4） 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（216） 4 吴思睿，胡 陵. 寒冷地区公共建筑外墙节能设计考察及评析J.建筑节能，2012，40（262） 作者简介： 王红克 （1984-）男，河南南阳人，哈尔滨工程大学建筑工程学院工程力学专业学士，详图工程师。研究方向：民用建筑结构优化。
