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摘要：隨著世界各國對(duì)建筑節(jié)能的日益重視，普通玻璃幕墻保溫性能差、能耗大、通風(fēng)不暢、光污染等問題日益凸顯，因此必須對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。...

綠色節(jié)能技術(shù)在大型公共建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

胡亦明1，王勇2

（1.陜西省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 710003;2.新時(shí)代（西安）設(shè)計(jì)研究院有限公司 710054）

    隨著世界各國對(duì)建筑節(jié)能的日益重視，普通玻璃幕墻保溫性能差、能耗大、通風(fēng)不暢、光污染等問題日益凸顯，因此必須對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行建筑節(jié)能設(shè)計(jì)。針對(duì)我國目前大型公共建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)中節(jié)能技術(shù)含量低，建筑能耗巨大的現(xiàn)狀，論文通過對(duì)目前玻璃幕墻各主要綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方法的全面研究和分析，力圖尋找出對(duì)我國玻璃幕墻發(fā)展具有較強(qiáng)參考價(jià)值的體系模式，為建筑玻璃幕墻的技術(shù)性研究提供參考。在利用能量方面，論文從新型構(gòu)造技術(shù)、新材料以及智能控制技術(shù)三個(gè)角度結(jié)合國內(nèi)外實(shí)際工程項(xiàng)目進(jìn)行探討和分析，研究了影響玻璃幕墻節(jié)能性的因素和優(yōu)化設(shè)計(jì)方法；在產(chǎn)生能量方面，論文闡述了在玻璃幕墻設(shè)計(jì)中如何利用太陽能光電技術(shù)，并提出了智能光電玻璃幕墻的設(shè)計(jì)方法。最后,論文對(duì)玻璃幕墻設(shè)計(jì)中綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，希望能夠?qū)�今后的玻璃幕墻�?jié)能設(shè)計(jì)實(shí)踐提供參考。

    玻璃幕墻設(shè)計(jì)中應(yīng)用綠色節(jié)能技術(shù)的重要性及現(xiàn)實(shí)意義：

    我國能源現(xiàn)狀、未來發(fā)展策略及建筑能耗

    1.1.1近年來，能源及環(huán)境問題成為全世界關(guān)注的熱點(diǎn)，各國都從本國的國情出發(fā)來解決能源與環(huán)境問題。對(duì)我國來說，人均能源資源短缺，環(huán)境容量有限的現(xiàn)狀，將極大的制約我國的可持續(xù)發(fā)展。從資源總量看，我國是一個(gè)資源大國，資源總儲(chǔ)量居世界第 3 位，一些重要資源擁有量位居世界前列；但從人均資源占有量看，我國又是一個(gè)“資源小國”，人均占有量居世界第 53 位，僅為世界人均占有量的 1/2。我國化石能源資源探明儲(chǔ)量中，90%以上是煤炭，而煤炭、石油、天然氣人均剩余可采儲(chǔ)量分別只有世界平均水平的 58.6％、7.69％和 7.05％。目前，我國的能源及可再生能源的利用有以下問題亟待解決。1）化石能源緊缺。2）水利資源亟待開發(fā)。3）核電發(fā)展緩慢。4）煤層氣資源尚待開發(fā)。5）太陽能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮芎蜌淠艿刃履茉撮_發(fā)利用分散、規(guī)模很小。

隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，能源需求量持續(xù)增長(zhǎng)，資源與環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的壓力也越來越大。而節(jié)約能源資源，大力促進(jìn)能源資源的高效利用和循環(huán)利用，開發(fā)利用可再生能源則是滿足能源增長(zhǎng)需要，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，有效解決農(nóng)村能源問題，促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要措施。

    1.1.2 大型公共建筑與玻璃幕墻綠色節(jié)能設(shè)計(jì)

通常情況下，建筑依照其使用功能和服務(wù)對(duì)象的不同分為工業(yè)建筑和民用建筑兩大類。工業(yè)建筑是指廠房和倉庫，民用建筑則包括居民住宅、商業(yè)用房、服務(wù)業(yè)用房、辦公用房、教育用房、科研用房、文化體育場(chǎng)館等多個(gè)種類。除住宅外，其他用于各類公共活動(dòng)的民用建筑可統(tǒng)稱為公共建筑。由于不同規(guī)模的公共建筑其室內(nèi)人員、燈光和辦公設(shè)備密度不同，全年用能的特點(diǎn)和能源消耗的總量也不同。根據(jù)建筑用能的特點(diǎn)，我國將公共建筑劃分為普通公共建筑和大型公共建筑。大型公共建筑是指建筑面積超過 2 萬平方米且采用集中空調(diào)系統(tǒng)的各類星級(jí)酒店、大中型商場(chǎng)、高級(jí)寫字樓、政府辦公大樓、醫(yī)院門診及住院大樓、博物館、影劇院、廣播及電視臺(tái)、車站機(jī)場(chǎng)和體育場(chǎng)館等。大型公共建筑所消耗的能源種類根據(jù)建筑物內(nèi)用能系統(tǒng)的不同而有所差別，一般以電、天然氣、煤、蒸汽、市政熱水為主。為滿足為人們的生活和工作提供舒適、健康的室內(nèi)環(huán)境，需要通過建筑部件和用能設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，主要包括墻體、門窗等部件和空調(diào)系統(tǒng)、照明用電系統(tǒng)、辦公用電設(shè)備和電梯。由于大型公建外型多樣、設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜、建筑物內(nèi)部環(huán)境需求高，因此單位面積的能耗巨大，其單位面積的耗電量是普通公建的 4-6 倍、住宅的 10-15 倍，遠(yuǎn)大于普通公建和住宅。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的顯著提高，城市建設(shè)的發(fā)展，大型公共建筑在我國的建設(shè)量增長(zhǎng)迅速，所占新建建筑總面積的比例也越來越大，其能耗大的問題也越來越突出。我國大型公共建筑用能系統(tǒng)能效普遍較低、能源浪費(fèi)嚴(yán)重、節(jié)能潛力較大。

    大型公共建筑設(shè)計(jì)中采用大面積玻璃幕墻的比例很高，但在追求建筑形式的同時(shí)，絕大多數(shù)玻璃幕墻設(shè)計(jì)沒有或只是部分考慮到遮陽、隔熱、通風(fēng)等節(jié)能措施，無法有效利用室外低溫，導(dǎo)致建筑內(nèi)部發(fā)熱量大，很多空調(diào)制冷機(jī)春秋季仍連月運(yùn)轉(zhuǎn)，造成巨大的能源浪費(fèi)。目前，普通的大型公共建筑玻璃幕墻在節(jié)能方面主要存在以下問題：玻璃的保溫性能差，能耗大，造成運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用高；玻璃由于其本身隔熱和采光的限制，使得開燈時(shí)間延長(zhǎng)；夏天空調(diào)溫度過低，冬天空調(diào)溫度過高，造成電力等能源的浪費(fèi)；密閉性差又使得灰塵得不到有效阻擋，既不節(jié)能又不環(huán)保；玻璃幕墻還存在光污染問題，不同種類的幕墻玻璃（包括中空、單反、鋼化、防火、鍍膜、夾層等）的反光和折射系數(shù)雖然不同，但是都會(huì)對(duì)人眼造成不同程度的傷害；玻璃幕墻多數(shù)不能開啟，通風(fēng)差，長(zhǎng)期在密閉的寫字樓工作的人會(huì)感覺到頭暈胸悶，這是因?yàn)椴Ａ�幕墻結(jié)構(gòu)的特殊性決定了可開啟的通風(fēng)口比較少，而中央空調(diào)的空氣質(zhì)量又不高所致。雖然普通玻璃幕墻存在一些問題，但這些問題通過技術(shù)、材料等手段都是可以解決的。

    大型公共建筑特別是高樓大廈來需要采用玻璃幕墻，除了因?yàn)橥ㄍ感院退囆g(shù)性，其能夠滿足建筑荷載、強(qiáng)度的要求也是重要的原因。玻璃幕墻只要合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，是可以達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)要求的。Low-E 中空玻璃幕墻的推廣使用，就是一個(gè)有力的措施。雙層玻璃幕墻的保溫、通風(fēng)和隔熱等性能已優(yōu)于傳統(tǒng)的墻體材料，智能玻璃幕墻可以自動(dòng)控制建筑的各系統(tǒng)，有效的減少建筑能量消耗，光電幕墻更是能夠利用光電效應(yīng)產(chǎn)生電能，供建筑內(nèi)部使用。建筑節(jié)能不節(jié)能，不在于是不是采用玻璃幕墻，只要選用合適的玻璃，采用合理的構(gòu)造和控制方式，就完全可以達(dá)到節(jié)能的標(biāo)準(zhǔn)。我國關(guān)于玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)的規(guī)定：玻璃幕墻從 20 世紀(jì) 90 年代初期傳入我國以來，以其獨(dú)特的通透性、藝術(shù)性受到了人們的青睞，中國各大中城市中都有玻璃幕墻的身影。但是目前國內(nèi)玻璃幕墻產(chǎn)品仿制的多創(chuàng)新的少，幕墻技術(shù)還沒有達(dá)到相應(yīng)的國際水準(zhǔn)，玻璃幕墻的能耗大等問題還十分嚴(yán)重。正是基于以上原因，建設(shè)部新出臺(tái)的《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189-2005 中提出，外窗可開啟面積不大于30％，玻璃幕墻最多只能占?jí)γ?/span>70％，并鼓勵(lì)使用自然風(fēng)降溫，幕墻也應(yīng)具有可開啟部分或設(shè)通風(fēng)換氣裝置等。新標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定，所有公共建筑的幕墻不能使用普通玻璃，必須使用節(jié)能玻璃。本論文主要研究玻璃幕墻設(shè)計(jì)中的綠色節(jié)能技術(shù)，從新型構(gòu)造技術(shù)、新型材料和控制技術(shù)三方面對(duì)各種節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析和總結(jié)，在此基礎(chǔ)上，研究玻璃幕墻節(jié)能性的影響因素及優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，主要內(nèi)容包括:

1.國內(nèi)外建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)中生態(tài)節(jié)能技術(shù)的研究和發(fā)展

    通過對(duì)歐美等發(fā)達(dá)國家的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀做總結(jié)與分析，對(duì)比其不同的發(fā)展背景和發(fā)展方向，尋找出與中國玻璃幕墻發(fā)展相類似的，具有較強(qiáng)參考價(jià)值的體系模式，為中國建筑玻璃幕墻的技術(shù)性研究提供參考。同時(shí)分析我國玻璃幕墻建筑優(yōu)缺點(diǎn)，通過綜合對(duì)比找出有發(fā)展價(jià)值的方面。研究的重點(diǎn)放在中國目前建筑玻璃幕墻使用量最大的大型公共建筑上，并從經(jīng)濟(jì)成本、社會(huì)效益等方面對(duì)綠色節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.對(duì)新型構(gòu)造、建材產(chǎn)品和控制技術(shù)的了解與研究

    世界各國對(duì)節(jié)能、環(huán)保的重視程度日益提高，構(gòu)造技術(shù)和智能控制技術(shù)發(fā)展迅速，新型建材為各種新型玻璃幕墻系統(tǒng)提供了豐富的產(chǎn)品。通過對(duì)新型構(gòu)造技術(shù)、不同類型的建材及智能控制技術(shù)的深入了解，可以為本文的研究提供切實(shí)可行技術(shù)方案，也使得建筑玻璃幕墻的綜合質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。

    我國玻璃幕墻設(shè)計(jì)的發(fā)展方向：在新世紀(jì)中，我國玻璃幕墻的設(shè)計(jì)應(yīng)該追求主動(dòng)性和積極性，變被動(dòng)設(shè)防為主動(dòng)利用能源的設(shè)計(jì)思想，近年來我國雙層玻璃幕墻的應(yīng)用就是我國建筑逐步走向節(jié)能化、智能化的一個(gè)體現(xiàn)。它利用熱空氣的煙囪效應(yīng)自然地將熱緩沖層的熱空氣排到室外，并配合中空玻璃內(nèi)的電動(dòng)升降窗簾，而達(dá)到良好的隔熱節(jié)能效果。在此基礎(chǔ)上，將玻璃幕墻飾面材料的光敏、熱敏特性與室內(nèi)供熱、制冷等系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)自控網(wǎng)絡(luò)控制，達(dá)到玻璃幕墻控制智能化、玻璃幕墻結(jié)構(gòu)體系和太陽能利用體系設(shè)計(jì)的一體化。隨著世界各國環(huán)境日益惡化，能源危機(jī)的到來，能耗嚴(yán)重的玻璃幕墻建筑急需采用綠色節(jié)能技術(shù)來降低能耗，提高建筑的舒適性，甚至產(chǎn)生能源供建筑消耗。參照國外建筑玻璃幕墻發(fā)展的歷程與經(jīng)驗(yàn)，我國的建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)只能也必須向環(huán)保，節(jié)能與智能化發(fā)展。

    建筑玻璃幕墻在我國的發(fā)展近有20多年的歷史，隨著建筑材料和建筑技術(shù)的進(jìn)步，它必將朝著節(jié)能型、智能型、藝術(shù)型、生態(tài)型方向發(fā)展，現(xiàn)代的建筑造型藝術(shù)也對(duì)建筑幕墻提出了更多更新的要求。隨著國力的增強(qiáng)及生產(chǎn)力水平的提高，我國玻璃幕墻設(shè)計(jì)將從重功能、限造價(jià)的現(xiàn)狀，逐步達(dá)到強(qiáng)調(diào)功能、節(jié)約能源和追求本身的特性，為人們創(chuàng)造出更加豐富多彩的工作和生活環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]廣東省科普信息中心.我國能源現(xiàn)狀及出路.廣東科普資源網(wǎng).2006

[2]中華人民共和國建設(shè)部.公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)—GB50189-2005.北京：中國建筑工業(yè)出版社.2005

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)

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