1 前言
20世紀,世界建筑科學技術突飛猛進,大面積的玻璃幕墻廣泛被現(xiàn)代建筑所采用。玻璃幕墻建筑更具有通透性和空間感,體現(xiàn)出宏大的氣勢和當代氣息。而且,隨著現(xiàn)代建筑發(fā)展的需要,不斷向多功能方向發(fā)展,人們可以在越來越更為優(yōu)裕和舒適的室內環(huán)境中生活與工作。
發(fā)達國家建筑圍護結構的保溫隔熱性能和氣密性大有提高,采暖、空調和遮陽的設備與技術日益進步,從經(jīng)典型建筑珍品到粗糙的鄉(xiāng)土建筑,建筑遮陽無不得到充分重視,并以不同方式體現(xiàn)出來。
建筑主體節(jié)能最重要的方面是有效的建筑單體設計,主要包括隔熱(窗、墻、屋頂)、遮陽、通風。合理的建筑物遮陽設計可以使空調系統(tǒng)的運行能耗降低約16%~29%.
2 玻璃幕墻的遮陽節(jié)能
2.1 玻璃幕墻遮陽的必要性。
70年代能源危機后,發(fā)展了不同系統(tǒng)來增強玻璃幕墻的熱性能。玻璃幕墻是公共建筑外圍護結構的主導,是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感的部位,是傳統(tǒng)墻體失熱損失的5~6倍,其能耗約占整個建筑能耗的40%左右,故玻璃幕墻的節(jié)能有極其重要的地位。
在國內,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,建設單位和設計單位的節(jié)能環(huán)保意識不斷提高,對玻璃幕墻的節(jié)能要求也不斷的提高。雖然玻璃幕墻建筑采用遮陽措施能達到理想的隔熱節(jié)能效果,但在國內,現(xiàn)階段各方對此重視不夠。一棟設計不良的全為玻璃幕墻的建筑物,其全年空調耗電量可能是一般混凝土外墻大樓的4倍。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,發(fā)展玻璃幕墻的遮陽技術也是建筑節(jié)約能源最有潛力的工具。
2.2 玻璃幕墻遮陽的研究。
建筑外圍護結構的節(jié)能設計,由開窗、方位、遮陽和隔熱材料等因素環(huán)環(huán)相扣,這些因素影響建筑物的耗能量。
2.2.1 外墻的開窗率是外墻節(jié)能的最重要因素,降低開窗面積率是節(jié)能最重要手段,但是降低開窗率也必須確保和顧及適當?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計來達到節(jié)能要求。
2.2.2 外遮陽和玻璃遮蔽是外墻節(jié)能的第二重要因素,玻璃材質及外遮陽都影響遮蔽率的大小,但是裝設遮陽板、遮陽百頁等外遮陽遠比改變玻璃材質的效果大。玻璃材質可選擇高反射率的反射玻璃和吸熱玻璃(反射率太大的反射玻璃會造成眩光污染的公害),所以要選擇適當?shù)姆瓷洳AА?nbsp;
2.2.3 建筑方位因素是外墻節(jié)能設計的第三要素(占13.8%的比重)。大面積的玻璃幕墻應避免東照西曬,建筑的長向應朝南北向放置。
采用遮陽措施不僅是玻璃幕墻建筑節(jié)能設計的必要手段,而且也是標準較高的玻璃幕墻建筑在建筑設計上的必要手段。
2.3 遮陽的作用與效果。
由于玻璃幕墻由玻璃和金屬結構組成,而玻璃表面換熱性強,熱透射率高,故對室內熱條件有極大的影響。在夏季,陽光透過玻璃射入室內,是造成室內過熱的主要原因。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。在玻璃幕墻上設置遮陽系統(tǒng),可以最大限度減少陽光的直接照射,從而避免室內過熱,是炎熱地區(qū)建筑防熱的主要措施之一。
2.4 遮陽的形式及構造設計。
遮陽具有防止太陽輻射、避免產(chǎn)生眩光、改善室內環(huán)境氣候、及建筑外觀上光影美學效果之功能,但也對室內的采光、通風帶來不同層次的影響。遮陽系統(tǒng)本身而言,根據(jù)位置分為外部遮陽與內部遮陽,其中又可分為活動式遮陽及固定式遮陽。就遮陽形式來分,一般分為四種:水平遮陽、垂直遮陽、綜合式遮陽和擋板式。
根據(jù)地區(qū)的氣候特點和房間的使用要求,可以把遮陽作為永久性的或臨時性的。永久性的就是在玻璃幕墻內外設置各種形式的遮陽板和遮陽簾,臨時性的就是在玻璃的內外設置輕便的布簾,竹簾,軟百頁,帆布蓬等。
2.5 遮陽系統(tǒng)智能化設計。
智能遮陽系統(tǒng)是建筑智能化系統(tǒng)不可或缺的一部分。遮陽系統(tǒng)為改善室內環(huán)境而設。如今一種新型的玻璃幕墻――智能玻璃幕墻技術先后在德國、英國等西歐國家得到發(fā)展。
智能玻璃幕墻廣義上包括玻璃幕墻、通風系統(tǒng)、空調系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、樓宇自動控制系統(tǒng)。其技術核心是一種有別于傳統(tǒng)幕墻的特殊幕墻一一熱通道幕墻。它主要由一個單層玻璃幕糟和一個雙層玻璃幕墻組成。在兩個幕墻中間有一個緩沖區(qū),在緩沖區(qū)的上下兩端有進風和排風設施。幕墻工作原理在于冬天內外兩層幕墻中間的熱通道,由于陽光的照射溫度升高,像一個溫室。這樣等于提高了內側幕墻的外表面溫度,減少了建筑物采曖的運行費用。夏天內外兩層幕墻中的熱通道內溫度很高,這時打開熱通道上下兩端的進排風口,在熱通道內由于熱效應產(chǎn)生氣流,運動的氣流帶走通道內的熱量,這樣可以降低內側幕墻的外表面溫度,減少空調負荷,節(jié)省能源。通過將外側幕墻設計成封閉式,內側幕墻設計成開啟式,通道內上下兩端進排風口的調節(jié)使通道內形成負壓,利用室內兩側幕墻的壓差和開啟扇可以在建筑物內形成氣流,進行通風。由于智能玻璃幕墻為3層玻璃,外側為全封閉式,可大大減少外界噪聲對建筑內部的干擾。在通道內中增加日光控制裝置(如百葉、光反射板、熱反射板等),可以滿足建筑自然采光的要求。智能玻璃幕墻從設計構思、內容組成和工作過程各方面看都是一個各專業(yè)協(xié)調合作的多功能系統(tǒng),它與傳統(tǒng)玻璃幕墻有很大差別。
3 結束語
合理的遮陽系統(tǒng)對玻璃幕墻建筑的藝術與技術的作用和效果,尤其是在建筑節(jié)能與智能化方面,都需要我們不斷地去開發(fā)和研究。對國內外建筑遮陽技術的調研;對適用性遮
陽構造方案的研究;對遮陽構造性能系數(shù)的研究;對適用遮陽系統(tǒng)節(jié)能軟件的開發(fā);對遮陽構造藝術性的評價將是我們以后的工作重點。
建筑遮陽不應該僅是一組組物理數(shù)字計算,只要合理的整合技術和藝術,就可以成為具有表現(xiàn)力的建筑立面要素,成為可呼吸的建筑表皮,更好的發(fā)揮其作用,來實現(xiàn)建筑節(jié)能。