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摘要：建筑工程规模扩大的同时建筑的复杂程度也不断增加，因此在建筑的过程中投入的人力、资金、设备等都是巨大的，如果建筑设计中出现问题很容易引起资源浪费，所以在绿色节能的理念下，当前的建筑基本上都遵循节能降耗的原则。对于其中存在的设计与选材上，都需要科学的设计，降低其中存在的误差，保证幕墙设计的建筑质量。
关键词：绿色节能技术；建筑；幕墙设计；应用
想要实现建筑幕墙的节能目标，主要是从材料选择和节能体系构建两个角度着手，通过采用新的节能技术可达到节能环保、经济实用的目标，最终为可持续发展奠定基础。我国在建筑幕墙的发展上已有10多年的历史，幕墙的广泛应用给城市建筑增添了不少光彩，但在给予人们美的享受的同时也会带来资源浪费、光污染等环境问题，所以真正实现建筑幕墙的节能目标还有一段很长的路要走，只有不断应用新的技术和材料，才能逐渐缓解幕墙外观美观和节能环保之间的矛盾，才能有利于建筑行业的整体发展。
1建筑工程中幕墙的概述
1.1概念
所谓建筑幕墙，是指建筑物的最外层不具有很强承重作用的墙体，主要是隔离和装饰建筑。通常情况下，幕墙由结构支架和板材组成，其中结构支架与建筑的结构紧密相连，起着固定的作用，板材是幕墙的主要组成部分，起着覆盖建筑整体的作用，通过两者的有机联系，可以实现建筑的整体改善。另外，由于幕墙与建筑不直接接触，它可以承受建筑一定程度的变形，保持建筑的完整性。幕墙作为建筑的重要附属设施，在美观和环境隔离方面发挥着重要作用，对建筑的居住环境产生了很大的影响，受到人们的广泛关注。
1.2分类和特点
依据幕墙面板材料的不同，可以将幕墙分为玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙、金属板幕墙等。幕墙自身特点总结如下：①幕墙结构具有较为完整的结构体系，幕墙面板通过螺栓连接在支撑结构体系上，支撑结构体系通过预埋件与建筑物主体结构体系相连；②幕墙主要承受风荷载、地震作用和温度作用，并且由于幕墙结构体系与建筑物主体结构相连，因此也可将荷载传递到建筑物主体结构之中；③幕墙支撑结构体系主要由钢结构龙骨组成，在荷载作用下幕墙支撑结构体系具备平面内及平面外自身变形的能力，因此允许其发生一定的位移；④幕墙可以折射天空颜色，可通过预设灯带展现不同的图案，可促使整个建筑具备一定的美观性。
2建筑幕墙节能设计的原则和目标
关于建筑幕墙的节能设计，首先必须在设计施工前对周围的环境进行系统的分析，包括光照、温度、气候等，也包括建筑的朝向、高度、建筑的功能、每一个室内的功能等，然后选择合适的节能技术和施工技术进行设计与施工。重点关注的是各种可能会影响建筑幕墙节能环保目标实现的因素，处理好采光与遮阳、水密性和传热等的关系，通过建立多个状态指标来进行处理。总的来说，在进行建筑幕墙的节能设计时，必须对当地气候进行具体分析，然后严格按照标准规定，根据幕墙功能与性能等合理选择幕墙的形式、幕墙的材料和构造等。最后要注意的是，建筑幕墙不可以脱离原来项目结构，也就是说，幕墙作为建筑项目整体的一部分，在进行幕墙的节能设计时幕墙的设计人员必须和建筑的暖通工程设计人员进行充分的沟通与协调，解决专业之间的矛盾问题才能提高建筑幕墙节能设计的质量。建筑幕墙节能设计时必须遵循以下原则：（1）科学性原则。在建筑幕墙节能设计中必须根据建筑的实际合理考虑各种影响因素，在此基础上来进行合理的选型、材料选择和构造选择，既要保证建筑的基本使用功能和性能，又要符合节能环保的目标。（2）适用性原则。因为不同地区建筑风格不同、自然气候条件不同，对于建筑幕墙的节能设计也有着不同的要求，所以必须根据国家政策和地方对节能设计的要求，再根据建筑实际条件和项目实际情况进行合理设计，必须保证建筑的基本功能、使用舒适度和美观性，在此基础上来达到节能的目的。（3）系统性原则。建筑幕墙节能设计时必须考虑整个建筑的设计。作为建筑工程的重要组成部分，虽然建筑幕墙的设计质量会影响整个工程的设计，但是也要保证其他各部位的节能才能实现整体建筑的节能，达到建筑节能和经济效益的统一。
3建筑幕墙节能设计
3.1选择节能型材料
3.1.1节能型玻璃
在选择合适的节能型玻璃时，必须根据玻璃具体的位置选择最佳的玻璃材料，比如对于朝向是南且日照时间较长的玻璃，应该能起到阻挡一部分太阳辐射进入室内的作用，从而可减小空调负荷。所以应该选择吸热型的玻璃和热反射的玻璃，或者由吸热玻璃与热反射玻璃组成的中空玻璃。对于在严寒地区和背光的玻璃，则应该选择能够控制热传导的玻璃，比如低辐射的玻璃和中空玻璃等。一般而言，节能型玻璃有如下几种类型：①阳光控制镀膜玻璃。这一类玻璃指的是在普通玻璃的表面镀上一层金属化合物膜，该化合物的膜色可以让玻璃呈现丰富多彩的色泽，除了外观更加美观，更关键的是该类玻璃能够有效控制一定波长的太阳光进入室内而影响暖通空调的负荷。此外，这类玻璃具有较好的透射率和反射率，还能很好地吸收紫外线，具有一定的透视性，在室内可看到室外的景物，透视性和自然采光良好，但在室外又无法看见室内的情况。②低辐射玻璃。该类玻璃对可见光的透过率较高，同时还能阻挡红外线进入，发挥隔热节能和自然采光的良好作用，不仅可减少室内冬天热量的流失，而且在夏天可以阻隔室外物体受到太阳光辐射后产生二次辐射，既实现了节能的目标，又实现了经济环保的目标。③中空玻璃。该类玻璃由两片及其以上玻璃组成，用密封胶使组合玻璃间的空间和外界隔绝开来，使其具有良好的隔音隔热效果，而且该类玻璃还有一个明显的优势是重量较轻，负载较小，几乎不会对整体建筑负荷产生太大影响。④夹层玻璃。该类玻璃至少由两片及以上玻璃构成，是一种韧性较好的复合型玻璃材料，一般分为中间层和外表层两层，其中中间层是透明性的有机材料。制作该类玻璃时对工艺要求很高，可根据实际要求合理选择工艺技术，但必须保证该类玻璃具有较好的抗震抗冲击能力，在受到冲击时能够有一定抵挡外界撞击穿透的能力，同时还必须保证一定的可见度。⑤真空玻璃。这类节能型玻璃由支撑物将两片及以上的玻璃分开，并在周围进行密封使其内部产生真空层。也就是抽走中空玻璃中的空气，消除对流和传导传热来达到隔热的目的。这类玻璃的空腔狭窄，两层玻璃之间用均匀分布的支柱分隔开来，相比于其他类型的隔热玻璃，真空玻璃的制作工艺更为复杂，且因为中间存在分隔作用的支柱，所以也会在一定程度上影响它的外观美观性。
3.1.2铝合金断热型材
隔热铝合金型材在建筑幕墙中也要非常广泛的使用，隔热铝合金型材是把内外两部分都具备高导热性的金属矿料之间导入导热性能低的隔离物，阻断门窗型材上热量的流失，这种设计在幕墙的设计中是非常寻常的，比如夏季高温的时候就可以有效阻隔室外的高温。
3.2节能技术在建筑幕墙设计中的应用
3.2.1光电幕墙技术
1、电池组件形式及规格需要多样化，组件形式包括传统的单晶硅电池、多晶硅电池、微晶薄膜电池、非晶薄膜电池和软膜电池，还有太阳能光伏瓦等衍生产品。多晶硅电池或单晶硅电池组成的晶硅电池组件可以根据建筑形式排版多种规格尺寸，还可以根据建筑采光及美学要求制作不同透光板块。
薄膜电池组件现在也有许多厂家可以进行不同尺寸调整，还有厂家可以生产半成品的任意尺寸切割，这些都是为了适应建筑设计的要求。而且还发展出了直接做成传统建材样式的光伏瓦、软膜电池等。这么多种类的电池在设计中如何选择至关重要，首先是满足建筑要求，在地面光伏电站中使用的光伏组件，只要通过IEC61215的检测，满足抗130km/h(2400Pa)风压和抗25mm直径冰雹23m/s的冲击的要求即可。而BIPV光伏组件不仅需要满足光伏组件本身的性能要求，同时要满足幕墙的四性实验要求（抗风压性能、平面内变形性能、气密性能和水密性能）和建筑物安全性能要求，因此需要有更高的力学性能和采用不同的结构方式；其次选择晶硅电池时，如果部分位置有遮挡，就要考虑晶硅组件的热斑问题。2、接线盒需要小型化和多样化，接线盒作为电池与其他设备连接的必要设备，再与幕墙结合时，建筑对它的要求就是隐身，所以接线盒的设计就逐渐小型化，并且隐藏在板块缝隙或外装饰条内侧。3、电缆短接头小、板块组合需多组化，光伏发电效率的提高即使是0.1个百分点也是科研人员花费大量精力、时间和金钱才能得到，但是线缆传输过程中的损耗却有近1个百分点，所以如何减少线缆及其他设备的损耗是BIPV设计中注意的要点。幕墙上应用一定要考虑室内外的美观，所以线路必须做到室内外均不外露。另外板块通过串并联的结合增加电池板的分组，减少个别板块损坏对整个系统的效率的影响。4、控制器和逆变器需结合，逆变器需要小型化，模块化：现在控制器和逆变器很多都是结合在一起设计的，这样便于经行设备检修，减少当机率。另外由于个别板块损坏会导致整串功率受到影响，损失较多装机容量，有时还会因为日照条件变化导致过多逆变器负荷参与工作导致效率下降等因素，制约了大型逆变器的效率的提高，所以现在需要考虑逆变器的模块化设计。现在已有厂家采用智能化休眠技术，使逆变器的最高效率提高到98.6%，欧洲效率提高到97.6%，而且采用低电压50~500kW容量自由组合，并且支持热插拔，可以在不停机的情况下安装维护，另外完善的网络通信功能易于监控整个系统的运行情况，是今后BIPV的一个较优方向。另外微型逆变器为每块组件单独工作，更利于提高整个系统的效率，特别是板块种类较多和使用位置较复杂时是较优选择，但目前这种方案造价较高，需要综合考虑。5、减少蓄电池的使用：光伏组件本身只有发电作用是不具备储电作用的。并网是组件发的电直接并到国家电网里，不需要储能的，通过防逆流装置可以做到安全无缝使用。离网是单独使用的，在光线不强或是夜晚没有阳光的情况下，还需要电能的话，就要靠蓄电池部分提供电能。白天光伏组件发的电为蓄电池充电，可供夜间使用，这样就要投入较高成本来配置蓄能设备。目前光伏用蓄电池，主流是免维护铅酸蓄电池，优点价格便宜、成本低，维护简便，缺点是容量较低，寿命短。还有一种是锂电池，优点是维护简便、容量高，缺点是由于刚被使用在光伏行业，因此成本很高，暂时还替代不了铅酸蓄电池。还有一种储能装置，就是超级电容，优点是容量可以做到很高，但缺点是仍处于研发阶段，不成熟。所以离网系统由于蓄能环节的高投入和高维护不是今后的发展方向，所以我们设计时尽量减少蓄电池的使用。6、型材便于检修和线缆隐蔽：BIPV光伏组件的安装要比普通组件的安装难度大很多。一般BIPV组件安装高度较高、安装空间较小。考虑到安装方便，可以将光伏组件和结构做成单元式结构，方便安装并提高幕墙的安装精度。比如可以采用单元式光电幕墙代替明框幕墙和隐框幕墙。中南公司还针对隐框和明框幕墙开发了采用了外侧通渠式隐线系统，解决了光伏电池组件布线的难题。室内侧设计了内开式隐线系统，解决了光伏系统线路检测和检修的难题，使BIPV在应用中光伏组件的连接线全部隐藏在幕墙结构中。我们今后的设计中需要进一步提高这方面的要求。
3.2.2节能百叶技术
节能百叶技术在建筑幕墙节能设计中应用最为广泛，可调节太阳光照射对室内空调负荷的影响。但是百叶的节能效果和其他建筑幕墙节能技术相比还不是很突出，且该技术的应用会影响幕墙的外观效果。
3.2.3双层幕墙技术
双层玻璃幕墙的智能型幕墙最能体现出建筑幕墙中的绿色节能技术的使用，所以在这个过程中使用的双层玻璃幕墙提高了能源的利用效率，对于室内环境的舒适程度和室内空气的质量都可以很好改善。由于季节变化上的差异，使用双层玻璃幕墙的在炎热天气和寒冷天气的使用都是具有极大优势的，寒冷天气进行冷处理，在炎热的夏季进行隔热处理，还可以进行隔音、隔热处理
3.2.4生态幕墙技术
生态幕墙是在科学技术飞快进步的形势下发展起来的，且已经被广泛应用到了幕墙设计中，是一种非常人性化的设计，完全将人们的生活需求融合到了设计中，为人们营造一个更为舒适和安全健康的环境。通过生态技术的应用，设置生物气候缓冲层来降低对环境的污染，同时也达到了资源节约的目的。
3.2.5双层通风幕墙技术
双层通风幕墙由两层幕墙构成，外层是单层玻璃和非断热型材构成的幕墙，内层则是隔热或断热的明框幕墙，内外层之间有一个相对封闭的空间，即热通道。热通道内的空气一直处在流动状态，和内层幕墙外表面进行持续的热交换。在冬天关闭通风层的进排风口，可使换气层空气在阳光照射下而不断升高温度，可提高内层玻璃的温度，降低建筑物能耗；在夏天则打开换气层风口带走通风间层内热量，从而可降低内层玻璃外表面的温度，达到降耗的作用。
3.2.6遮阳系统
设计合理的遮阳系统是为了能够遮挡一部分太阳光进入室内，尤其对于朝阳的房间来说，遮阳系统的设置对于节能环保目标的实现非常关键，如果太阳光直射进入室内不但会影响空调系统的负荷，增加空调能耗，而且还会影响室内的舒适度。而设置遮阳系统以后可以在保证合适的采光条件的基础上减少室内空调设备的能源消耗。在幕墙节能设计中，设计人员应该将遮阳系统合理地融入进来，常见系统包括垂直遮阳、水平遮阳、综合遮阳以及挡板遮阳等几种形式，在进行设计时必须根据实际的建筑工程情况以及建筑的功能、类型等，既要发挥好遮阳系统的作用，又不能影响整个建筑结构和功能。所以在实际设计时可以参考幕墙热工计算的规定计算出各参数，可为节能幕墙的遮阳系统设计提供可靠依据。
3.2.7太阳光变向照明技术
太阳能是一种可再生的清洁能源，在节能环保领域利用太阳能来代替其他能源，不仅可实现节约能耗的目标，而且因为太阳能是清洁能源，可降低对环境的污染。在建筑幕墙节能设计领域，利用太阳光变向照明技术，可取代传统遮阳技术里的幕墙反射作用使太阳光线反射到天花板上，再经过天花板反射传递到室内功能区，不仅可提供良好的照明条件，而且因为使用了更加均匀柔和的照射方式，可避免太阳直射对人体和室内设施的影响，使室内的光线更加均匀，可分布到各个边角区域，从而可减少电能的消耗，降低电费。
4结语
幕墙施工技术的发展在国内已经很普遍，在绿色节能技术上的使用还需要不断探索，不断总结目前在建筑幕墙上出现的不足和缺陷，有针对性的根据出现的缺陷提出对应的措施。绿色节能技术在建筑领域的使用可以降低能源消耗，开发可再生能源，带动行业的发展和进步，在未来有良好的发展前景。
参考文献
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