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玻璃幕墙的遮阳设计
来源: | 作者:bjddzy | 发布时间: 2018-01-22 | 1126 次浏览 | 分享到:
 一.前言
  玻璃幕墙是现代高档建筑较多采用的外围护结构,是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,是传统墙体失热损失的5~6倍,幕墙能耗约占整个建筑能耗的40%左右,故幕墙的节能有极其重要的地位。20世纪,世界建筑科学技术突飞猛进,房屋建筑快速发展,各发达国家建筑围护结构的保温隔热和气密性能有了很大提高,采暖、空调和照明的设备与技术日益进步,人们能够在更为优裕和舒适的室内环境中生活与工作,人类建筑文明取得了前所未有的成就。
  二.玻璃幕墙遮阳设计的必要性
  人们正面对着资源枯竭、环境恶化、生态破坏等一系列问题。据统计,在发展中国家,建筑能耗占总能耗的27.6%,随着经济的发展和人民生活水平的不断提高,这个比例会不断增长。强调低污染、低耗能的绿色环保建筑应顺应时代的要求,我国颂布了一系列法规和政策对建筑节能和使用资源做出了规定。玻璃幕墙遮阳设计是十分必要。建筑外围结构的节能设计,由开窗、遮阳到隔热材料等因素环环相扣,这些因素影响建筑物的耗能。主要因素有:
  1、窗墙开窗率是影响外墙节能的最重要因素之一,减少窗口面积率也是降低能源重要的手段之一,但考虑到确保有充足的自然采光,以免会产生心理的封闭感。但对玻璃幕墙透明效果的追求,可以通过减少窗口面积或提高遮光来满足能源需求。
  2、外遮阳和玻璃遮蔽是影响外墙节能的第二重要因素,玻璃材料和外部遮阳效果可能会受屏蔽率大小的影响,但安装遮阳板后效果比较明显。玻璃材料可以选择反射性玻璃,高反射率玻璃和吸热玻璃(但反射率反光太多会造成眩光污染)。
  3、建筑朝向是影响外墙节能设计的第三要素(总体比例占12%)。大面积的玻璃幕墙应避免东照西晒。建筑应朝北南方向配置。
  三.提高玻璃幕墙隔热保温性能的主要措施
  在中国,随着市场经济的发展,建筑节能是经济和可持续发展的迫切需要,选择节约性能源,建设和设计单位的环保意识也在不断提高,对节能玻璃幕墙已提出新的要求,目前提高玻璃幕墙墙体保温隔热性能的主要措施有:
  1、采用镀膜玻璃,低辐射玻璃,热反射玻璃,中空玻璃等玻璃加工技术来减少太阳直接辐射玻璃。
  2、选择铝塑复合材料,隔热型材耐高温材料。
  3、在玻璃内部设遮阳帐幕,目前,有很多玻璃幕墙做外墙的建筑, 设计者在设计之初并没有去考虑遮阳的问题, 而将这部分给专门的遮阳设计公司来做。通常是在建筑物内部置遮阳帐幕,为配合建筑本身, 帐幕的形式也多种多样。如上海大剧院, 一般情况下是一个透明的玻璃盒子, 到了夏季里面挂上了垂直的帐幕, 把里面挡的严严实实,因为会用空调, 玻璃表面有一层雾气。这说明是在建筑内部设帐幕的缘故造成的,遮阳效果不是很好。还有许多建筑设计之初并没有去考虑遮阳的问题, 在使用时会采用挂遮阳窗帘的方式来进行遮阳, 这种办法方便简单, 但遮阳效果不好, 也不利于节能。
  虽然上述保温措施比较简单,但玻璃幕墙结构传热会大大降低。因此节能措施在现阶段的建筑中得到广泛的应用。虽然保温和节能玻璃幕墙建筑采用遮阳措施也能达到节能效果,但在现阶段,各方尚未引起足够重视。设计不良的空调玻璃幕墙建筑的能源消耗比较大,可能是普通混凝土建筑外墙的四倍。玻璃幕墙有五十多年的使用寿命,当然,节能效果比空调,冰箱,锅炉等的使用寿命要短。因此,节能玻璃幕墙建筑要比任何其他建筑节能都重要。玻璃幕墙的遮阳技术也是发展建筑节能最有前途的工具之一。根据建筑设计的要求,建筑物应当具备以下条件(高楼标准房)的遮阳措施:
  (一)室内温度应高于29℃;(二)太阳辐射强度应大于240000卡/米;(三)阳光室内的深度应大于0.5米;(四)应超过一小时的室内阳光照射。
  因此,遮阳措施不仅是节能玻璃幕墙的设计架构的必要手段,也是设计玻璃幕墙建筑的必要手段。
  四.遮阳设计的作用与效果 
  玻璃幕墙由玻璃和金属结构组成,玻璃的表面耐热性好,传热系数高,所以对室内温度有很大的影响,在夏季,阳光可以透过玻璃进入室内,是室内过热的主要原因之一。特别是在热带地区,如果照射人体会觉得热。设置玻璃幕墙遮阳系统,可以最大限度地减少阳光照射,以避免室内过热,也是热带区域的建筑防热的主要措施之一。将有以下作用:
  1、遮光对太阳辐射的影响。外围结构的隔热性能受多种因素的影响,其中影响最大的是遮阳系数。在一般情况下,遮阳系数受到材料特性和环境的影响。遮阳系数是透过有遮阳措施的围护结构和没有遮阳措施的围护结构的太阳辐射热量的比值。遮阳系数愈小,从缝隙中的太阳辐射热量会变得尽可能小,这是热效应。因此,阻止了太阳辐射热的热量,玻璃幕墙的遮阳措施效果也很明显。
  2、遮光对室内温度的影响。遮阳是防止室内温度明显上升,通过对房间的实验得出:在关闭窗口的情况下,有阳光与没有阳光相比,房间温度最大差值高达2℃,平均差1.4℃。有遮阳时,房间温度波幅值较小,室温出现最大值的时间延迟,室内温度均匀。因此,空调房间的遮阳可以减少空调冷负荷,所以对空调建筑来说,遮阳是节能的主要措施之一。
  3、遮光对照明的影响。从照明的角度来看,遮阳措施将防止阳光直射,以防止眩光,使室内分布更均匀,有助于人们的视觉。对于周围环境,遮阳可以分散玻璃幕墙的反射光,以避免大面积的玻璃反射造成的光污染。由于遮阳措施挡光的效果下,这将减少室内照明,这在阴雨天更不利。因此,遮阳系统在设计时应当充分考虑,尽可能满足室内采光的要求。
  4、遮荫对建筑物的外观的影响。大多数人认为,玻璃幕墙的设计是平的,无法设计外遮阳,但在许多情况下,我们可以找到金属板轻量化的设计,采用形式优美的遮阳金属玻璃幕墙,成为建筑有趣的一部分。在玻璃幕墙遮阳系统的灯光效果下,反映出现代建筑艺术美学。因此,在欧洲建筑行业,外遮阳系统作为一种立面元素而使用,甚至称为双层幕墙形式。一层是建筑立面,另一是立面遮阳。这不仅是建筑物立面的时尚需求,而且是新的建筑节能的现代建筑形式和享受自然的需求。
  5、遮光对房间通风的影响。对打开的窗口进行通风,如果结构为遮阳设施,室内风速会降低22-47 %。一块玻璃表面,热空气上升的散热不良,应重视在太阳的结构设计。
   五.结束语
  在节能问题日益受到重视的今天, 玻璃幕墙的设计首先应该考虑遮阳设计。玻璃幕墙的遮阳系统设计的好坏, 不仅影响建筑本身的使用, 也影响建筑物的外观。因此建筑师在建筑设计的同时应充分考虑遮阳的设计, 让遮阳设施成为建筑不可分割的一部分, 而不仅仅将其作为一个遮阳的附属物, 或者是一个装饰构件。目前, 许多幕墙公司也在积极与建筑师合作, 进行遮阳方面的研究, 以促进玻璃幕墙向更好的方面发展。