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玻璃幕墻遮陽設(shè)計——提倡建筑遮陽系統(tǒng)智能化

來源:玻璃工業(yè)網(wǎng) 2016/11/18 10:52:35

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中玻網(wǎng)】21世紀,世界建筑科學技術(shù)突飛猛進,房屋建筑快速發(fā)展,各發(fā)達國家建筑圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱和氣密性能大有提高,采暖、空調(diào)和照明的設(shè)備與技術(shù)日益進步,人們越來越能夠在更為優(yōu)裕和舒適的室內(nèi)環(huán)境中生活與工作,人類建筑文明取得了從未有過的成就。在此同時,人們也不得不面對著資源枯竭、環(huán)境惡化、自然破壞、氣候變暖等一系列嚴峻問題。據(jù)統(tǒng)計,在我國這個發(fā)展中國家,建筑能耗占社會總能耗的27.6%,隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活質(zhì)量提高,這個比例還會不斷增長。強調(diào)節(jié)能、低污染、低耗能的綠色建筑順應(yīng)時代的要求而生,我國也頌布了一系列法規(guī)和政策來對建筑節(jié)能和合理使用資源做出明確的規(guī)定。
  
  隨著我國玻璃幕墻熱的發(fā)展,去年全國已經(jīng)超過150萬平方米,近幾年玻璃幕墻總面積超過300萬平方米。金屬玻璃幕墻具有輕量化、不燃化、耐震、施工迅速等優(yōu)點,在現(xiàn)代都市高樓化,防火、防震、施工安全的要求前提下,已成為不可阻擋的趨勢,今后將成為高樓建筑的設(shè)計主流。金屬玻璃幕墻可以減少傳統(tǒng)混凝土外墻大量的鋼筋、混凝土使用量,對于減少高耗能建材使用所達到的節(jié)約能源、資源有很大的幫助。而且金屬玻璃幕墻較易于回收利用,也可達到環(huán)保的目的。
  
  玻璃幕墻是現(xiàn)代高等建筑較多采用的外圍護結(jié)構(gòu),是建筑物熱交換、熱傳導較活躍、較敏感的部位,是傳統(tǒng)墻體失熱損失5-6倍,幕墻的能耗約占整個建筑能耗的40%左右,故幕墻的節(jié)能有較其重要的地位。
  
  一、玻璃幕墻遮陽的必要性:
  
  建筑外圍護結(jié)構(gòu)的節(jié)能設(shè)計,由開窗、方位、遮陽到隔熱材料等因素環(huán)環(huán)相扣,這些因素左右建筑物的耗能量。寶島的西拉雅研究室曾對寶島的辦公建筑的外圍護結(jié)構(gòu)進行研究,對建筑外圍護結(jié)構(gòu)的各要素的耗能量進行分析,其結(jié)果分析如下:
  
  地點 開窗率 建筑方位外遮陽和玻璃遮蔽因素玻璃Ui值外墻隔熱因素
  
  臺北 49.013.822.31.21.2
  
  從以上可以得出結(jié)論:
  
  1)外墻的開窗率是外墻節(jié)能的較重要因素,降低開窗面積率是節(jié)能較重要手段,但是降低開窗率也必顧及確保適當?shù)淖匀徊晒,并免除心理的封閉感。但是對于追求通透效果的玻璃幕墻而言,只能采用降低開啟窗面積并加強不透光地方的隔熱設(shè)計來達到節(jié)能要求。
  
  2)外遮陽和玻璃遮蔽是外墻節(jié)能的第二重要因素,玻璃材質(zhì)及外遮陽都影響遮蔽率的大小,但是裝設(shè)遮陽板、遮陽百頁等外遮陽遠比改變玻璃材質(zhì)的效果大。玻璃材質(zhì)可選擇高反射率的反射玻璃和吸熱玻璃(唯反射率太大的反射玻璃會造成眩光污染的公害)。
  
  3)建筑方位因素是外墻節(jié)能設(shè)計的第三要素(占了12%的比重)。大面積的玻璃幕墻應(yīng)避免東照西曬。建筑的長向應(yīng)朝南北向配置。
  
  在國內(nèi),隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展,建筑節(jié)能是中國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要,建設(shè)單位和設(shè)計單位的節(jié)能環(huán)保意識也不斷提高,對玻璃幕墻的節(jié)能要求也不斷的提高,現(xiàn)階段提高玻璃幕墻隔熱保溫性能的主要措施有:
  
  1)采用鍍膜玻璃、LOW-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃等玻璃處理技術(shù)以減少太陽透過玻璃的直接輻射。
  
  2)采用塑復合材料、斷熱橋型材等高熱阻材料應(yīng)用技術(shù)。
  
  以上隔熱保溫措施原理比較簡單,使玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)大大降低。這些節(jié)能措施在建筑現(xiàn)階段已應(yīng)用較廣。雖然玻璃幕墻建筑采用遮陽措施能達到更好的隔熱節(jié)能作用,但在國內(nèi),現(xiàn)階段各方對此重視不夠。一棟設(shè)計不良的全為玻璃幕墻建筑的全年空調(diào)耗電量,可能是一般混凝土外墻大樓的四倍。而玻璃幕墻的使用壽命達五十年之長,其節(jié)能效果當然遠勝于短壽命的冷氣機、冰箱、鍋爐等。故玻璃幕墻建筑的節(jié)能比其他建筑產(chǎn)品節(jié)能更為重要。所以發(fā)展玻璃幕墻的遮陽技術(shù)也是建筑物是節(jié)約能源較有潛力的工具。
  
  另外,在建筑設(shè)計中要求,當建筑具備下列條件時(建筑標準較高的房間,僅有1~2兩項)就要采用遮陽措施:
  
  1)室內(nèi)氣溫大于29℃;
  
  2)太陽輻射強度大于240千卡/米時;
  
  3)陽光照射室內(nèi)高層度大于0.5米;
  
  4)陽光照射室內(nèi)時間超過一小時;
  
  采用遮陽措施不僅是玻璃幕墻建筑節(jié)能設(shè)計的必要手段,而且是標準較高玻璃幕墻建筑的建筑設(shè)計的必要手段。
  
  二、遮陽的作用與效果
  
  由于玻璃幕墻由玻璃和金屬結(jié)構(gòu)組成,而玻璃表面換熱性強,熱透射率高,故對室內(nèi)熱條件有非常大的影響,在夏季,陽光透過玻璃射入室內(nèi),是造成室內(nèi)過熱的主要原因。特別在南方炎熱地區(qū),如果人體再受到陽光的直接照射,將會感到炎熱難受。
  
  在玻璃幕墻上設(shè)置遮陽系統(tǒng),可以非常大限度減少陽光的直接照射,從而避免室內(nèi)過熱,是炎熱地區(qū)建筑防熱的主要措施之一。設(shè)置遮陽后,會有以下作用及效果:
  
  1)遮陽對太陽輻射的作用。外圍護結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能受許多因素的影響,其中影響非常大的指標就是遮陽系數(shù)。一般來說,遮陽系數(shù)受到材料本身特性和環(huán)境的控制。遮陽系數(shù)就是透過有遮陽措施的圍護結(jié)構(gòu)和沒有遮陽措施的圍護結(jié)構(gòu)的太陽輻射熱量的比值。遮陽系數(shù)愈小,透過外圍護結(jié)構(gòu)的太陽輻射熱量愈小,防熱效果愈好。在廣州地區(qū)進行實測得到的各主要朝向窗口的遮陽系數(shù)分別為:西向17%,南向45%,北向60%。由此可見,遮陽對遮擋太陽輻射熱的效果是相當大的,玻璃幕墻建筑設(shè)置遮陽措施更是效果明顯。
  
  2)遮陽對室內(nèi)溫度作用。遮陽防止室內(nèi)溫度上升有明顯作用,在廣州某西向房間試驗觀測表明:在閉窗的情況下,有、無遮陽,室溫非常大差值達2℃,平均差值1。4℃。而且有遮陽時,房間溫度波幅值較小,室溫出現(xiàn)非常大值的時間延遲,室內(nèi)溫度場均勻。因此,遮陽對空調(diào)房間可減少冷負荷,所以對空調(diào)建筑來說,遮陽更是節(jié)約電能的主要措施之一。
  
  3)遮陽對采光的作用。從天然采光的觀點來看,遮陽措施會阻擋直射陽光,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。對周圍環(huán)境來說,遮陽可分散玻璃幕墻的玻璃(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,由于遮陽措施有擋光作用,從而會降低室內(nèi)照度,在陰雨天更為不利。因此,在遮陽系統(tǒng)設(shè)計時要有充分的考慮,盡量滿足室內(nèi)天然采光的要求。
  
  4)遮陽對建筑外觀的作用。一般人都認為玻璃幕墻設(shè)計只能平板化,無法設(shè)計外遮陽等遮陽設(shè)施,但是由國外的許多案例我們可以發(fā)現(xiàn)金屬玻璃幕墻能以輕巧的金屬板設(shè)計成優(yōu)美的遮陽形式并成為建筑造型有趣的一部份。
  
  遮陽系統(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)美學效果。因此,在歐洲建筑界,已經(jīng)把外遮陽系統(tǒng)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,另一層則是動態(tài)的遮陽狀態(tài)的立面形式。這種具有“動感”的建筑物形象不是因為建筑立面的時尚需要,而是現(xiàn)代技術(shù)解決人類對建筑節(jié)能和享有自然需求而產(chǎn)生的一種新的現(xiàn)代建筑形態(tài)。
  
  5)遮陽對房間通風的影響。遮陽設(shè)施對房間通風有一定的阻擋作用,在開啟窗通風的情況下,室內(nèi)的風速會減弱22%-47%,具體視遮陽設(shè)施的構(gòu)造情況而定。而對玻璃表面上升的熱空氣有阻擋作用,不利散熱,因此在遮陽的構(gòu)造設(shè)計時應(yīng)加以注意。

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