淺談南方建筑幕墻保溫節(jié)能的必要性

陳文

摘要：在涉及南方及南北過渡的夏熱冬冷地區(qū)及夏熱冬暖地區(qū)的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)都已經(jīng)把外墻保溫規(guī)定為強(qiáng)制性條文：各個(gè)省市也把外墻保溫規(guī)定為強(qiáng)制性條款。本文主要就南方建筑幕墻保溫節(jié)能的必要性進(jìn)行了分析，并分析了玻璃幕墻的主要形式。

關(guān)鍵詞：南方；建筑；幕墻；保溫；節(jié)能；必要性

建筑幕墻是一種新型的外圍護(hù)構(gòu)件，完美的融合了美學(xué)、功能和結(jié)構(gòu)等多種因素，能很好的滿足建筑物防雨、抗風(fēng)、采光、隔熱、保溫、隔聲等功能，現(xiàn)代感強(qiáng)、自重輕、施工簡(jiǎn)便、工期較短、維護(hù)方便、很好的適應(yīng)了舊建筑物立面更新的需要，建筑幕墻在我國(guó)建筑界得到了廣泛的應(yīng)用。建筑幕墻作為建筑物內(nèi)外可直接交互的物理界面，是影響室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量和建筑能耗最主要的部分之一，幕墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)由于熱傳導(dǎo)、熱輻射及對(duì)流造成的能耗在建筑總能耗中所占的比例約為72%。目前，建筑幕墻保溫在我國(guó)南方各大省份實(shí)行并不久，還存在很多爭(zhēng)議，本人認(rèn)為南方地區(qū)實(shí)行保溫隔熱是相當(dāng)有必要的，因?yàn)榻ㄖ粔Φ谋刈饔玫搅四戏骄蛻?yīng)該具體到保溫隔熱，因?yàn)槟戏较奶烊照諒?qiáng)，需要隔熱，而一些南方地區(qū)在冬季也比較冷，也需要保溫。

一、南方地區(qū)玻璃幕墻保溫節(jié)能的必要性

隨著建筑業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑日益崛起，建筑的窗墻面積也變大，因而太陽(yáng)輻射對(duì)建筑耗能的影響較大，太陽(yáng)輻射通過窗戶進(jìn)入室內(nèi)的熱量是造成室內(nèi)過熱的主要原因。夏季，南方水平而太陽(yáng)輻射強(qiáng)度可高達(dá)1000W/m2 以上，在這種強(qiáng)烈的輻射條件下，陽(yáng)光直射到室內(nèi)，將嚴(yán)重影響建筑室內(nèi)熱環(huán)境，增加建筑空調(diào)能耗。因此，減少窗的輻射傳熱是建筑節(jié)能中降低窗口的熱的主要途徑，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)恼陉?yáng)措施，防止直射光的不利影響，為了節(jié)約能源，應(yīng)對(duì)窗口和透明幕墻采用遮陽(yáng)措施，尤其是南方建筑更應(yīng)注意遮陽(yáng)，以便最大限度減少陽(yáng)光的直接照射，從而避免室內(nèi)過熱。良好的建筑遮陽(yáng)設(shè)計(jì)往往凸現(xiàn)了建筑的形式特征，并且作用明顯，相當(dāng)有必要。

（一）遮陽(yáng)對(duì)太陽(yáng)輻射的作用

外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能受許多因素的影響，其中影響最大的指標(biāo)就是遮陽(yáng)系數(shù)。一般來說，遮陽(yáng)系數(shù)受到材料本身特性和環(huán)境的控制。遮陽(yáng)系數(shù)就是透過有遮陽(yáng)措施的圍護(hù)結(jié)構(gòu)和沒有遮陽(yáng)措施的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)輻射熱量的比值。遮陽(yáng)系數(shù)愈小，透過外圍護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)輻射熱量愈小，防熱效果愈好。在廣州地區(qū)進(jìn)行實(shí)測(cè)得到的各主要朝向窗口的遮陽(yáng)系數(shù)分別為：西向17%，南向45%，北向60%。所以，遮陽(yáng)對(duì)遮擋太陽(yáng)輻射熱的效果是相當(dāng)大的，玻璃幕墻建筑設(shè)置遮陽(yáng)措施是很有必要的。

（二）遮陽(yáng)對(duì)室內(nèi)溫度作用

遮陽(yáng)防止室內(nèi)溫度上升有明顯作用，在廣州某西向房間試驗(yàn)觀測(cè)表明：在閉窗的情況下，有、無遮陽(yáng)，室溫最大差值達(dá)2℃，平均差值1.4℃。而且有遮陽(yáng)時(shí)，房間溫度波幅值較小，室溫出現(xiàn)最大值的時(shí)間延遲，室內(nèi)溫度場(chǎng)均勻。因此，遮陽(yáng)對(duì)空調(diào)房間可減少冷負(fù)荷，所以對(duì)空調(diào)建筑來說，遮陽(yáng)更是節(jié)約電能的主要措施之一。

（三）遮陽(yáng)對(duì)采光的作用

從天然采光的觀點(diǎn)來看，遮陽(yáng)措施會(huì)阻擋直射陽(yáng)光，防止眩光，使室內(nèi)照度分布比較均勻，有助于視覺的正常工作。對(duì)周圍環(huán)境來說，遮陽(yáng)可分散外幕墻玻璃（尤其是鍍膜玻璃）的反射光，避免了大面積玻璃反光造成光污染。但是，由于遮陽(yáng)措施有擋光作用，從而會(huì)降低室內(nèi)照度，在陰雨天更為不利。因此，在遮陽(yáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要有充分的考慮，盡量滿足室內(nèi)天然采光的要求。

（四）遮陽(yáng)對(duì)建筑外觀的作用

良好的遮陽(yáng)設(shè)計(jì)不僅有利于節(jié)能，而且是幕墻構(gòu)成的有機(jī)組成和塑造建筑美感的重要元素。遮陽(yáng)系統(tǒng)在玻璃幕墻外觀的玻璃墻體上形成光影效果，體現(xiàn)出現(xiàn)代建筑藝術(shù)美學(xué)效果。在歐洲建筑界外遮陽(yáng)系統(tǒng)已經(jīng)作為一種活躍的立面元素，加以利用，甚至稱之為雙層立面形式。一層是建筑物本身的立面，另一層則是動(dòng)態(tài)的遮陽(yáng)狀態(tài)的立面形式。這種具有“ 動(dòng)感”的建筑物形象不是因?yàn)榻ㄖ⒚娴臅r(shí)尚需要，而是現(xiàn)代技術(shù)解決人類對(duì)建筑節(jié)能和享受自然需求而產(chǎn)生的一種新的現(xiàn)代建筑形態(tài)。

（五）遮陽(yáng)對(duì)房間通風(fēng)的影響

遮陽(yáng)設(shè)施對(duì)房間通風(fēng)有一定的阻擋作用，在開啟窗通風(fēng)的情況下，室內(nèi)的風(fēng)速會(huì)減弱.22%-47%，具體視遮陽(yáng)設(shè)施的構(gòu)造情況而定。而對(duì)玻璃表面上升的熱空氣有阻擋作用，不利散熱，因此在遮陽(yáng)的構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以注意。對(duì)于一般的遮陽(yáng)構(gòu)件來說，手工調(diào)節(jié)十分有效，但對(duì)于大面積和高層建筑則一般使用玻璃幕墻，這就更需要依賴自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)施。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)更多的用于建筑遮陽(yáng)系統(tǒng)，根據(jù)陽(yáng)光輻射強(qiáng)度、室內(nèi)溫度、室內(nèi)工作人數(shù)等各種因素，專用控制軟件通過集成化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)全部或部分的遮陽(yáng)板，更能營(yíng)造出建筑的獨(dú)特而生動(dòng)的光影效果。

二、玻璃幕墻的主要形式

實(shí)踐證明，玻璃幕墻確實(shí)具有其它墻體所無法比擬的優(yōu)越性能。隨著幕墻的應(yīng)用越來越廣，幕墻的種類也越來越多。主要有以下幾種。

（一）單元組合式建筑幕墻

單元組合幕墻是一種新型建筑幕墻結(jié)構(gòu)體系，它是建立在現(xiàn)代高層以框剪、框筒、筒筒為代表的結(jié)構(gòu)體系基礎(chǔ)上的新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)理論與施工工藝的重大變革。單元組合式幕墻完全不同于固定網(wǎng)格梁式傳統(tǒng)式的普通玻璃幕墻，它是以各個(gè)單元板塊組件為基本構(gòu)件單元，直接支撐在主體結(jié)構(gòu)上，把這些單元板塊組合起來構(gòu)成面積的幕墻結(jié)構(gòu)體系；相鄰基本單元組件的豎框（立柱）相互插接，相鄰橫框（橫梁）也相互插接，相互插接的立柱和橫梁形成組合式網(wǎng)格梁系；組合式梁柱插接部位用彈性密封元件封閉并可相對(duì)位移形成補(bǔ)償效應(yīng)；基本板塊單元尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于普通固定網(wǎng)格梁式幕墻的分格尺寸，它是以建筑主體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來確定板塊單元尺寸。單元組合式幕墻提高了建筑幕墻的工廠化程度，大大縮短了圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工期；由于基本單元周邊實(shí)現(xiàn)了彈性插接組合，提高了幕墻結(jié)構(gòu)溫度補(bǔ)償、震動(dòng)補(bǔ)償效應(yīng)和抗沖擊強(qiáng)度，特別是消除了因溫差而引起的幕墻結(jié)構(gòu)位移噪音；幕墻基本單元組件全部在工廠內(nèi)加工組裝，提高了制品加工精度，改進(jìn)了表面質(zhì)量保護(hù)；施工現(xiàn)場(chǎng)高空作業(yè)工作減少，保證了安全生產(chǎn)。單元組合式幕墻的開發(fā)和推廣應(yīng)用，把我國(guó)建筑幕墻設(shè)計(jì)水平、施工技術(shù)推進(jìn)到一個(gè)新臺(tái)階。

（二）點(diǎn)支式全玻幕墻

點(diǎn)支式全玻幕墻也稱點(diǎn)駁接全玻幕墻。它是全玻璃幕墻的一個(gè)新的發(fā)展分支，一改玻璃肋膠接全玻璃幕墻和懸吊式全玻幕呆板的平面造型，特出點(diǎn)連接結(jié)構(gòu)旋律美和玻璃支撐結(jié)構(gòu)體系的現(xiàn)代感，建立圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系新理念；它充分發(fā)揮玻璃、點(diǎn)駁接、支撐系統(tǒng)的空間造型藝術(shù)魅力，形成輕捷、新穎的景觀效果。點(diǎn)支式全玻幕墻由玻璃、點(diǎn)駁接件、支撐結(jié)構(gòu)體系三部分組成。玻璃可用單片、中空、鋼化中空玻璃點(diǎn)駁接件根據(jù)玻璃結(jié)構(gòu)造型有多種形式，多為鑄鋼件并經(jīng)電鍍或氟碳噴涂表面防腐處理；支撐結(jié)構(gòu)可用玻璃肋、鋼結(jié)構(gòu)（鋼管單桿式縱橫粱、空腹式鋼桁架、拉桿式桁架、拉索式桁架等）支撐體系。主要材料的國(guó)產(chǎn)化率已達(dá)到80%左右。我國(guó)采用國(guó)內(nèi)技術(shù)，自行設(shè)計(jì)、制造、安裝，成功的建成了一批應(yīng)用國(guó)際機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、大型展覽中心、會(huì)議文化中心，大型植物園館等大面積點(diǎn)支式全玻幕墻工程，受到社會(huì)各界的好評(píng)和認(rèn)可。點(diǎn)支式全玻幕墻是我國(guó)深圳、珠海、汕頭等南方地區(qū)得到了廣泛運(yùn)用，為建筑幕墻工程提供了新的發(fā)展機(jī)遇和市場(chǎng)空間，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)幕墻設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的一項(xiàng)空白。

總之，幕墻的保溫節(jié)能設(shè)計(jì)是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，我國(guó)南方在建筑幕墻保溫節(jié)能方面的發(fā)展之路任重而道遠(yuǎn)，需要業(yè)內(nèi)人員共同努力，更好的將理論和實(shí)踐相結(jié)合，更好的為工程質(zhì)量工作提供服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋長(zhǎng)友.外墻外保溫防火構(gòu)造應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析[J].建筑科學(xué)，2008（2）：105-108.

[2]朱春玲.外保溫系統(tǒng)防火構(gòu)造措施試驗(yàn)研究[J].建設(shè)科技，2009（9）.

[3]錢伯章.建筑節(jié)能保溫材料技術(shù)進(jìn)展[J].建筑節(jié)能，2010（2）.