提升建筑節(jié)能既有玻璃幕墻的節(jié)能改造技術(shù)分析

1.前言

　　能源短缺問(wèn)題已成為當(dāng)今舉世矚目的問(wèn)題。在1979 年聯(lián)合國(guó)召開(kāi)的維也納科學(xué)促進(jìn)發(fā)展會(huì)議上,能源被列為人類(lèi)面臨的四大問(wèn)題能源、糧食、人口、環(huán)境之一。目前,我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處在高速發(fā)展期,能源需求也正快速增長(zhǎng), 城鄉(xiāng)建設(shè)與能源供需矛盾十分突出, 特別是建筑領(lǐng)域中的建筑業(yè)和住宅產(chǎn)業(yè)是能源消耗大戶(hù)。如何解決能源短缺問(wèn)題,就目前來(lái)講,節(jié)約能源是解決當(dāng)前世界能源的首要任務(wù), 其中建筑節(jié)能已成為國(guó)家節(jié)能戰(zhàn)略的重要組成部分。建筑節(jié)能包括新建建筑節(jié)能和既有建筑節(jié)能改造。真正的建筑耗能大戶(hù)是既有建筑, 因?yàn)榧扔薪ㄖ�物的�?shù)量十分巨大, 而且大多數(shù)既有建筑物沒(méi)有任何節(jié)能措施, 其保溫隔熱性能差、設(shè)備系統(tǒng)效率低, 導(dǎo)致采暖和制冷能耗浪費(fèi)嚴(yán)重。而大部分新建建筑物, 通過(guò)近幾年國(guó)家的努力都達(dá)到節(jié)能的指標(biāo), 有的地區(qū)已開(kāi)始施行節(jié)能計(jì)劃。所以說(shuō), 既有建筑節(jié)能改造是我國(guó)建筑節(jié)能的關(guān)鍵。如果在這方面只考慮新建建筑物節(jié)能, 不考慮既有建筑節(jié)能改造,那么建筑節(jié)能的實(shí)際成效也只能限定在很小范圍內(nèi),所以加強(qiáng)既有建筑節(jié)能改造的研究迫在眼前。

　　2.既有建筑現(xiàn)狀

　　新建建筑達(dá)到國(guó)家建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)比較容易, 因?yàn)橐?guī)劃設(shè)計(jì)如果達(dá)不到要求, 有關(guān)部門(mén)就不給審批。而既有建筑物, 因建造年代不同、建筑結(jié)構(gòu)體系不同, 其改造模式差別很大、涉及的因素很多,節(jié)能改造難度相當(dāng)大, 對(duì)此那就要加大投人從各個(gè)方面加以研究。而且大多數(shù)的既有建筑其保溫隔熱性能差, 設(shè)備系統(tǒng)效率低, 導(dǎo)致采暖和制冷能耗浪費(fèi)嚴(yán)重。既有建筑節(jié)能改造重點(diǎn)在于提高建筑物的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫、隔熱性能, 減少建筑采暖制冷所需的能源消耗,從而使該建筑能耗達(dá)到國(guó)家節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。所以對(duì)既有建筑的節(jié)能改造,就要對(duì)建筑物外圍護(hù)結(jié)構(gòu)和采暖供熱系統(tǒng)進(jìn)行全面節(jié)能改造。既有建筑目前存在以下主要問(wèn)題。

　　3、玻璃幕墻的節(jié)能原理

　　在進(jìn)行建筑施工的時(shí)候是使用玻璃幕墻已經(jīng)成為了現(xiàn)代建筑行業(yè)的一項(xiàng)發(fā)展趨勢(shì)，人們?cè)诮ㄖ�施工的時(shí)候使用玻璃幕墻主要是因?yàn)樗�的�?jié)能功能。玻璃是一種透明的材料，它可以使熱能進(jìn)行傳遞，主要是通過(guò)對(duì)流、輻射和傳導(dǎo)來(lái)進(jìn)行。在玻璃進(jìn)行傳熱的時(shí)候，除了這三種方式，還可以通過(guò)太陽(yáng)光的直接透過(guò)來(lái)完成。人們?yōu)榱烁�好的�?duì)玻璃傳遞能量的過(guò)程進(jìn)行更好的評(píng)估，可以通過(guò)單位面積、單位溫差和單位時(shí)間內(nèi)的傳遞焦耳數(shù)來(lái)確定。焦耳數(shù)越大就證明玻璃的能耗損失越多，對(duì)節(jié)能是特別的不利的。為了更好的測(cè)試玻璃幕墻的節(jié)能效果，還可以通過(guò)遮蔽系數(shù)來(lái)進(jìn)行研究，在同樣的條件下，將玻璃組件和透明的玻璃放置在太陽(yáng)光下，讓太陽(yáng)輻射能量通過(guò)得到輻射能量的比值來(lái)確定遮蔽系數(shù)，遮蔽系數(shù)越小，說(shuō)明節(jié)能的效果更好。太陽(yáng)光在經(jīng)過(guò)玻璃照射到房間的時(shí)候，一部分太能能是直接通過(guò)的，另一部分會(huì)被玻璃幕墻吸收然后轉(zhuǎn)化為熱能，這部分熱能會(huì)直接進(jìn)入到房間內(nèi)。這樣會(huì)使得房屋的熱能增加，可以使得房間內(nèi)的溫度上升。

　　4、構(gòu)建玻璃幕墻存在的問(wèn)題及原因

　　4.1 玻璃幕墻具備著一定的現(xiàn)代感以及時(shí)代感，而且玻璃幕墻的形狀結(jié)構(gòu)、色調(diào)造型都可以隨意變換，使得建筑師都喜歡利用玻璃幕墻來(lái)增加建筑物的美觀。但是，玻璃幕墻在建筑的工程當(dāng)中所花費(fèi)的能源也在一定程度上對(duì)我國(guó)產(chǎn)生了困擾。我國(guó)是能源消耗大國(guó)，能源的快速消耗阻礙了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展。現(xiàn)在，在我國(guó)的城市當(dāng)中，建筑所消耗的能源占到了總體能源消耗的四分之一，而且公共建筑能源的消耗在建筑總能源消耗中占到了大部分。我國(guó)玻璃幕墻一般是構(gòu)建在公共建筑中，而且，玻璃幕墻不能夠很好的利用光資源。在夏天的時(shí)候，玻璃幕墻由于太陽(yáng)輻射量高而吸取的熱量也增大起來(lái);在冬天的時(shí)候，由于室外氣溫比較低，玻璃幕墻散熱的速度加快，這樣，就迫使了在冬夏兩季，空調(diào)的使用次數(shù)增多，造成了我國(guó)能源大量的消耗。

　　4.2 現(xiàn)在城市中玻璃幕墻隨處可見(jiàn)，雖然在一定程度上美化了城市的形象，但是也產(chǎn)生了一定的光污染。玻璃幕墻本身具有對(duì)光線(xiàn)的反射作用，影響了車(chē)輛在公路上安全行駛。第二就是玻璃幕墻在長(zhǎng)期的進(jìn)行光線(xiàn)反射時(shí)，人們?cè)诳聪蚍瓷渌�形成的白光時(shí)會(huì)對(duì)視力產(chǎn)生一定的影響，同時(shí)也會(huì)引起人們的某些疾病，影響人們的心情。在一些繁華的大都市當(dāng)中，當(dāng)?shù)氐某鞘泄芾碚卟粩嗟慕邮盏绞忻駥?duì)光污染的投訴情況。

　　4.3玻璃幕墻經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)期的雨打風(fēng)吹，還有陽(yáng)光的長(zhǎng)期暴曬，導(dǎo)致玻璃幕墻的安全質(zhì)量性能不斷下降。因此，在有些地區(qū)如上海都以及發(fā)生了很多次的幕墻玻璃爆裂、墜落的現(xiàn)象。玻璃幕墻的美觀已經(jīng)吸引不了市民對(duì)其的喜愛(ài)感，相反倒是在走到玻璃幕墻的下方時(shí)，避而遠(yuǎn)之。玻璃幕墻如不定時(shí)炸彈，會(huì)隨時(shí)在市民的頭上爆炸。即使，對(duì)玻璃幕墻的設(shè)計(jì)使用年限不超過(guò)25 年，也會(huì)使得玻璃幕墻的耗能、安全隱患都處于一種讓人感到尷尬的境界。

　　4.4玻璃幕墻這些問(wèn)題的產(chǎn)生差不多都是由于材料的問(wèn)題。構(gòu)建玻璃幕墻主要的材料是玻璃材料，作為主要的外維護(hù)部分，玻璃性能的好壞直接影響到了玻璃幕墻的質(zhì)量的好壞。我國(guó)在制定出新節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)后，已經(jīng)有一部分的玻璃幕墻技術(shù)不能達(dá)到新節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。

　　4.5在建造玻璃幕墻的過(guò)程當(dāng)中，作為連接玻璃的密封材料是非常重要的，密封材料耐候使用時(shí)間的長(zhǎng)短會(huì)對(duì)玻璃幕墻使用時(shí)間的長(zhǎng)短產(chǎn)生一定的影響。在調(diào)研人員針對(duì)有些城市的玻璃幕墻進(jìn)行調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)，有些連接玻璃的密封材料已經(jīng)出現(xiàn)了一系列問(wèn)題，比如開(kāi)裂、鋼化破損的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)，對(duì)建筑室內(nèi)的環(huán)境產(chǎn)生了一定的影響，也造成了大量的能源的消耗。

　　5、基于既有建筑玻璃幕墻的節(jié)能改造方法

　　5.1在建設(shè)玻璃幕墻時(shí)，可以構(gòu)建雙層呼吸式幕墻。雙層呼吸式幕墻的建立主要是根據(jù)在夏天時(shí)利用“煙囪效應(yīng)”的現(xiàn)象，雙層呼吸式幕墻可以進(jìn)行自然的通風(fēng)換氣，對(duì)室內(nèi)的溫度起到了有效的降低作用;同時(shí)，在構(gòu)建玻璃幕墻時(shí)，可以安裝半透明的卷簾，在夏天陽(yáng)光輻射強(qiáng)時(shí)，可以放下卷簾，卷簾具備著一定的遮擋和反射作用，可以有效的將大部分的陽(yáng)光反射消除去，這樣可以降低建筑室內(nèi)的溫度，減少因?yàn)榻禍囟�使用空調(diào)的次數(shù)，促進(jìn)了我國(guó)節(jié)約能源的目的。在冬天的時(shí)候，可以將雙層呼吸式幕墻的外層幕墻通風(fēng)口關(guān)閉，這樣，幕墻內(nèi)部在接受陽(yáng)光的長(zhǎng)時(shí)期照射后溫度逐漸升高，由于通風(fēng)口的關(guān)閉，熱量很難被消耗，在一定程度上減少了室內(nèi)與室外的溫度差，同時(shí)，室內(nèi)溫度也不再大量的向室外傳遞，起到了一定的保溫功效。雙層玻璃幕墻的應(yīng)用起到了很好的隔聲效果。雙層玻璃幕墻的隔聲效果是非常強(qiáng)的，在玻璃之間的空氣夾層中，玻璃幕墻的隔聲性能得到了一定的阻礙與改善。在一些城市當(dāng)中，噪聲污染是十分嚴(yán)重的，因?yàn)檫@些城市的建筑都不能很好的進(jìn)行開(kāi)窗通風(fēng)，而在這種環(huán)境之下采用雙層玻璃幕墻是一個(gè)最好的選擇。

　　5.2在玻璃幕墻中，陽(yáng)光的照射也是需要解決的主要問(wèn)題，因此，要對(duì)玻璃幕墻實(shí)施一定的遮陽(yáng)技術(shù)。在一些夏熱冬冷的地區(qū)，已經(jīng)廣泛的使用建筑遮陽(yáng)技術(shù)。遮陽(yáng)技術(shù)是一項(xiàng)非常重要的建筑節(jié)能技術(shù)，它能夠及時(shí)將太陽(yáng)熱量進(jìn)行反射或者是吸收，對(duì)室內(nèi)的溫度有著一定的控制作用，能夠在一定程度上提高室內(nèi)的舒適度還有減少空調(diào)所消耗的能源。在玻璃幕墻中使用遮陽(yáng)技術(shù)的主要使用的幾種方法是首先可以采用水平遮陽(yáng)技術(shù)。在一年當(dāng)中，太陽(yáng)的高度和方位是不斷的變化和循環(huán)的，這就需要設(shè)計(jì)者要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。在太陽(yáng)高度角最大時(shí)，水平遮陽(yáng)可以有效地遮擋了所投射下來(lái)的陽(yáng)光;同時(shí)，在冬天的時(shí)候，可以最大的限度將陽(yáng)光引入房間內(nèi)。第二采用垂直遮陽(yáng)，在、垂直遮陽(yáng)適用于建筑的東北和西北的方向，能夠遮擋斜射光纖;第三是綜合式遮陽(yáng)，它對(duì)于建筑中各種方向的陽(yáng)光都有著很好的遮蓋作用;第四采用擋板式遮陽(yáng)，適用于在東西方向，并且是陽(yáng)光很強(qiáng)烈的地區(qū)，但是它會(huì)對(duì)人們的視線(xiàn)以及室內(nèi)的通風(fēng)產(chǎn)生了一定的影響;最后就是百葉室遮陽(yáng)，它可以根據(jù)人們的需求進(jìn)行各種角度的調(diào)節(jié)，對(duì)遮陽(yáng)和采光通風(fēng)都有一定的促進(jìn)作用。

　　6、用材方面

　　采用熱反射LOW-E玻璃、中空玻璃等。這些玻璃在國(guó)內(nèi)早有生產(chǎn)，只是價(jià)格較貴，所以以前在玻璃幕墻工程中較少使用，如采用熱反射玻璃與透明玻璃組成的中空玻璃比一磚厚的磚墻保暖性能還好。使用鋁塑復(fù)合材料、隔熱型材做幕墻的橫梁和立柱。在采用隔熱鋁型材時(shí)，如采用穿條工藝生產(chǎn)，其隔熱材料應(yīng)使用PUR材料。另外給已有的幕墻玻璃貼膜也能有效降低能耗，現(xiàn)在市場(chǎng)上的隔熱安全膜能節(jié)能15%以上。

　　7、構(gòu)造方面

　　采用百葉、格柵、遮陽(yáng)板等遮陽(yáng)設(shè)施，可以最大限度減少陽(yáng)光的直接照射、避免室內(nèi)過(guò)熱，從而達(dá)到更好的隔熱節(jié)能作用。遮陽(yáng)百葉有水平百葉和垂直百葉，分手控、電動(dòng)及可調(diào)節(jié)百葉系統(tǒng)。根據(jù)建筑風(fēng)格及需求，可選用不同形式、控制方式的遮陽(yáng)系統(tǒng)。

　　由內(nèi)外兩層玻璃幕墻組成的通風(fēng)式幕墻，又稱(chēng)雙層幕墻、呼吸式幕墻、熱通道幕墻。內(nèi)外兩層幕墻之間形成一個(gè)通風(fēng)換氣層，由于此換氣層中空氣的流通或循環(huán)作用，使內(nèi)層幕墻的溫度接近室內(nèi)溫度，減小溫差，它比傳統(tǒng)的幕墻采暖時(shí)節(jié)約能源42%-52%，制冷時(shí)節(jié)約能源38%-60%。

　　智能幕墻是通風(fēng)式幕墻的延伸，是在智能化建筑的基礎(chǔ)上對(duì)建筑配套技術(shù)(暖、熱、光、電)適度控制，通過(guò)計(jì)算機(jī)有效調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣、溫度和光線(xiàn)，其建筑能耗只相當(dāng)于傳統(tǒng)幕墻的30%。

　　光電幕墻的基本單元為光電板，光電板是由若干個(gè)光電電池進(jìn)行串、并聯(lián)組合而成的電池陣列，將電池陣列放入兩層玻璃中(上層為透明玻璃，下層顏色任意)用鑄膜樹(shù)脂熱固而成，在光電板背面接線(xiàn)盒和導(dǎo)線(xiàn)，這樣就可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能為人們所使用。一般情況下，此種幕墻的立柱和橫梁采用隔熱鋁型材。

　　8、結(jié)論

　　在我國(guó)現(xiàn)階段，主要以使用與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相適應(yīng)的節(jié)能技術(shù)為主，切不可為片面追求低能耗目標(biāo)而不顧經(jīng)濟(jì)成本。同時(shí)注重太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕�自然能技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)，降低可再生能源的利用成本，逐步從大城市和經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)地區(qū)向全國(guó)推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)我國(guó)建筑節(jié)能既定目標(biāo)。