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淺析玻璃幕墻的遮陽設計
來源: | 作者:bjddzy | 發布時間: 2018-01-22 | 3418 次瀏覽 | 分享到:
一、前言
  在全世界的能源消耗中,無論是發達國家還是發展中國家,建筑能耗在總能耗中所占的比重都是很大的。建筑用能的高低取決于建筑圍護結構的保溫隔熱性能、建筑的密閉性等。目前在世界性能源緊張的今天節能已成為一種趨勢,減少通過玻璃的能量損失越來越被建筑師和建筑使用者所重視,玻璃幕墻是一種美觀新穎的建筑墻體裝飾方法,是現代高層建筑時代的顯著特征,玻璃幕墻不僅實現了建筑外圍護結構中墻體與門窗的合二為一,而且把建筑圍護結構的使用功能與裝飾功能巧妙地融為一體,使建筑更具現代感和裝飾藝術性。玻璃幕墻的這種良好特性,使它一經問世就得到人們的重視和青睞。建筑幕墻不同于填充墻,它是由面板和支承結構組成的完整的結構系統;它在自身平面內可以承受較大的變形或者相對于主體結構可以有足夠的位移能力;它是不分擔主體結構所受的荷載和作用的圍護結構。幕墻通常由面板(玻璃、鋁板、石板、陶瓷板等)玻璃組件據資料介紹普通玻璃應用于建筑上,有1/3能量是通過玻璃的傳導而損失的。玻璃幕墻在提供良好采光的同時卻又帶來了采暖與制冷能耗高的隱患,這是建筑能耗的一個薄弱環節。因此,研究玻璃幕墻的節能設計對建筑節能工作的開展有重要意義。
  二、玻璃幕墻的遮陽設計措施
  1、選擇合適的玻璃幕墻
  玻璃幕墻是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感的部位。幕墻的玻璃不但要滿足傳熱系數的要求,還要滿足遮陽系數的要求。傳熱系數越小,保溫效果越好;遮陽系數越小,陽光輻射的透過率就越小,夏季空調的能耗可減少。選擇合適玻璃類型主要從熱特性和光學性能考慮。(1)吸熱玻璃。吸熱玻璃是一種能夠吸收太陽能的平板玻璃,它是利用玻璃中的金屬離子對太陽能進行的選擇性吸收,同時呈現不同的顏色。(2)熱反射玻璃。能將太陽能反射回大氣中而達到阻擋太陽能進入室內使太陽能不在室內轉化為熱能的目的。太陽能進入室內的量越少,空調負荷也就越小;熱反射玻璃的反射率越高說明其對太陽能的控制越強,但是玻璃的可見光透過率會隨著反射率的升高而降低,影響采光效果,太高的玻璃反射率也可能出現光污染問題。(3)中空玻璃。中空玻璃的隔熱性能好,是因為其內部的空氣層處于一個封閉的空間,氣體不產生對流,且空氣的導熱系數僅是玻璃的1/27。所以,中空玻璃是有較好節能效果的。通常,炎熱地區和夏熱冬暖地區宜選擇吸熱玻璃和熱反射玻璃;夏熱冬冷地區宜選擇帶熱反射玻璃的中空玻璃;
  2、玻璃幕墻遮陽形式設計
  如果沒有有效的外遮陽措施來配合,玻璃的溫室效應往往會造成夏季室內過熱,特別是對于窗墻比較大的東、西、南立面。玻璃幕墻可以通過選擇合理的玻璃材質來影響太陽光的輻射,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。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遮陽。 (1)水平式遮陽在玻璃前采用伸出重疊的平板這種形式的遮陽,能有效地遮擋太陽高度角較大的,從玻璃幕墻上方投射下來的陽光。故它適用于南向的玻璃幕墻建筑物。(2)垂直式遮陽。設于玻璃前之凸出板的垂直式遮陽,能有效地遮擋角度較小的,從玻璃窗側斜射進來的陽光。但對于角度較大的,從玻璃窗上面射下來的陽光,或接近日出、日沒時平射的陽光,它不起遮擋作用。故垂直式的遮陽主要適用于東北、北和西北向附近的玻璃幕墻建筑。(3)綜合式遮陽。能有效地遮擋高度角中等的,從玻璃窗前射下來的陽光。遮陽效果比較均勻,故它適用于東南或西南向的玻璃幕墻建筑。綜合式遮陽既有水平遮陽構件,又有垂直遮陽構件,能有效地遮擋高度角中等的從玻璃窗前射下來的陽光。遮陽效果比較均勻,適用于東南或西南向的玻璃幕墻。(4)擋板式遮陽這種形式的遮陽,能有效地遮擋高度角較小的,正射窗口的陽光。故它主要用于東西向的玻璃幕墻建筑。由于遮陽系統對室內采光、通風及冬季日照等亦帶來不同層次的影響。目前出現一種遮陽采光系統,其采用遮陽板和導光板組合的遮采光系統,形式一般為在建筑玻璃幕墻或窗上部裝設一水平遮陽設施,其功用除了可直接阻礙太陽的直射光熱外,更可間接利用遮陽板設計將太陽光反射至天花板,再經天花板將自然光導入室內較深處。
  3、玻璃幕墻遮陽構造設計
  玻璃幕墻的主要由面玻璃和肋玻璃組成,它們之間可以完全通過結構膠進行連接,設置形式有: (1)遮陽板面的組合與構造。在滿足阻擋直射陽光的前提下,可以有不同板面組合的形式,應該選擇對通風、采光、視野、構造和立面處理等要求更為有利的形式。為了便于熱空氣的散逸,并減少對通風、采光的影響,常將板面做成百頁的或部分做成百頁的,或中間層做成百頁的。遮陽板可用鋁板,輕金屬或混凝土制作。 (2)遮陽板的安裝位置。遮陽板安裝的位置對防熱和通風的影響很大。例如將板面緊靠墻面布置時,受熱表面加熱而上升的熱空氣將受室外風壓作用導入室內。這種情況對綜合式遮陽更為嚴重,為了克服這個缺點,板面應該離開玻璃墻面一定的距離安裝,以使大部分熱空氣沿著墻面排走,且應使遮陽板盡可能減少擋風,最好還能兼起導風入室作用。(3)材料與顏色。為了減輕自重,遮陽構件以采用輕質為宜。遮陽構件經常暴露在室外,受日曬雨淋,容易損壞,因此要材料堅固耐久。如果遮陽是活動式的,又要求輕便靈活,以便調節或拆除。材料的外表面對太陽輻射熱的吸收系數要小,設計時可根據上述的要求并結合實際情況來選擇適宜的遮陽材料。遮陽構件的顏色對隔熱效果也有影響。為了加強表面的反射,減少吸收,遮陽簾朝向陽光的一面,應為淺色發亮的顏色,而在背陽光的一面,應為較暗的無光澤顏色,以免引起眩光。
  4、玻璃幕墻遮陽智能化設計
  隨著智能建筑的異軍突起,智能遮陽系統成為建筑智能化系統不可或缺的一部分,遮陽系統的智能化將是建筑智能化系統最新和最有潛力的一個發展分支。建筑幕墻的遮陽系統智能化就是對控制遮陽板角度調節或遮陽簾升降的電機的控制系統采用現代計算機集成技術。目前國內外的廠商已經成功開發出以下幾種控制系統:(1)時間電機控制系統這種時間控制器儲存了太陽升降過程的記錄,而且,已經事先根據太陽在不同季節的不同起落時間作了調整。因此,在任何地方,控制器都能很準確地使電機在設定的時間進行遮陽板角度調節或窗簾升降。并且還能利用陽光熱量感應器(熱量可調整),來進一步自動控制遮陽簾的高度或遮陽板角度,使房間不被太強烈的陽光所照射。(2)氣候電機控制系統這種控制器是一個完整的氣候站系統,裝置有太陽/風速/雨量/溫度感應器。此控制器在廠里己經輸入基本程序,包括光強弱/風力/延長反應時間的數據。這些數據可以根據地方和所需而隨時更換。而“延長反應時間”這一功能使遮陽板或窗簾不會因為太陽光的小小改變而立刻做出反應。遮陽系統能夠實現節能的目的,需要靠它的智能控制系統,這種智能化控制系統是一套較為復雜的系統工程,是從功能要求到控制模式到信息采集到執行命令到傳動機構的全過程控制系統。它涉及到氣候測量、制冷機運行狀況的信息采集、電力系統配置、樓宇控制、計算機控制、外立面構造等多方面的因素。智能遮陽系統的節能功效可以在設計階段就能被計算機推導軟件容易并可靠地計算出來。
  總之,玻璃幕墻的遮陽設計涉及因素眾多,不僅與形式有關,而且與構造設計也有很大的關聯,需要設計人員在工作實踐中不斷摸索和總結。
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