论双层幕墙系统的节能优化设计与分析

论双层幕墙系统的节能优化设计与分析

毛惠洁

珠海兴业绿色建筑科技有限公司   广东  珠海   519085

摘要：随着社会经济的不断增长，我国建筑业得到了持续快速的发展，随之而来的建筑能耗及碳排放问题也与日俱增，如何保障建筑业在“双碳”目标下持续健康发展，实现建筑低能耗乃至零能耗健康运行是我们需重点关注的问题。双层幕墙具备可调节建筑过冷过热、节能、通风、美观、便于维护等多重优点，是助力建筑节能目标实现的重要技术手段。对此，本文将分析双层幕墙系统节能设计的重要意义与现代化幕墙设计基本原则，并探讨双层幕墙节能优化设计的要点。

关键词：双层幕墙系统；节能设计；新技术；

一、双层幕墙系统节能设计的重要意义

双层玻璃幕墙的应用十分广泛，大部分双层玻璃幕墙由内外两层幕墙组成，主要分为敞开式循环和封闭式内循环体系两种。通过双层幕墙系统构造的优化设计和合理配置，可有效提高外围护结构系统的热工性能，改善室内通风，在夏季可调节建筑的过热，冬季则可防止建筑过冷，还可提高隔声性能、调节室内采光等，是十分理想的节能幕墙体系。与传统的建筑幕墙系统相比，双层幕墙的节能率可达50%左右，采暖时节能率50%左右，制冷时节能率40~60%。

现如今，很多新型构造技术在双层幕墙系统中得到全新应用，比如光伏幕墙、智能型控制双层幕墙、水幕降温玻璃幕墙、绿值幕墙等，新技术的研发与应用，为建筑提供了更多节能方案选项。

二、现代化幕墙设计的基本原则

（一）整体结构稳定性

对与幕墙系统设计而言，结构稳定性设计可以有效预防各种灾害的发生，为住户财产生命安全提供保障，有效降低经济损失。在幕墙系统设计过程中，须重视幕墙结构体系设计，根据材料与结构受力特点和差异性，对结构展开合理设计，确保幕墙结构力学性能满足规范要求，整体牢固。

（二）功能性与节能价值

现代化建筑幕墙设计已不仅限于美观性，而是兼顾建筑效果与使用功能于一体，两者缺一不可。随着建筑能耗不断攀升，现代化幕墙系统设计人员须顺应环境的变化，紧跟社会发展步伐，从设计源头将节能理念融入幕墙体系中，使建筑幕墙在实现建筑效果的同时，保障建筑使用功能与舒适性，还能充分发挥出建筑外围护结构体系的节能价值。

三、节能材料在双层幕墙系统中的实际应用

（一）节能玻璃

    中空玻璃属于一种新型的节能玻璃，通常会分为多层中空和双层中空两种形式，可以在多层玻璃之间填充惰性气体，进而可以起到良好的隔热效果和隔声效果。除此之外，吸热玻璃在建筑节能幕墙中的应用也十分常见，其可有效加强普通玻璃的吸热效果，通过吸收阳光红外线，降低阳光透射率。

（二）铝合金隔热型材

此类型材是通过具有中断金属的传热功能的“断热带”把两侧铝合金型材进行连接，而制成的具有隔热功能的复合型材，铝合金隔热型材可最大限度地减少热量流失，还可根据不同热工、隔声性能需求，对复合型材的腔体进行调节，以达到保温、隔热、隔声的效果。

（三）保温材料

     保温材料是幕墙系统设计中的一种关键材料，合理利用保温材料可以有效提升建幕墙保温效果，有效减少冬季取暖所产生的能耗。另外，保温材料在实际应用过程中还可以对裂缝进行填补，可以有效阻隔冷空气对建筑物的渗透影响。

四、双层幕墙系统节能设计要点分析

（一）连接节点节能优化设计

幕墙系统的连接节点不仅起有效传递结构受力的作用，同时也是热传递的主要控制点，连接节点小且多，在节能设计中常常会被忽略，但如果在幕墙设计和施工中不多加留意就会造成室内耗热量增加、噪音、渗水等诸多问题。

幕墙通常采用金属埋件将幕墙结构与建筑主体进行连接，金属埋件的导热性能较好，当建筑内外温差较大时，连接处将形成热桥现象，室外温度通过埋件传递至建筑主体结构乃至室内，对室内温度产生影响，造成能耗增加；要解决上述问题，可通过对埋件进行断桥隔热设计，用隔热材料或保温层将埋件与外界进行隔离，可有效防止热桥现象的产生。

幕墙系统龙骨间的连接，可采用柔性垫片、隔热垫片，或在连接处留置一定的空隙，并在空隙内注胶，可起到减少燥音传递及隔热的作用。

（二）型材断面构造设计

    对于幕墙系统而言，型材断面构造设计直接影响着幕墙构造的安全性，也是影响幕墙其他物理性能的重要因素。因此，加强型材断面构造设计是幕墙系统设计的关键。双层幕墙多采用单元式幕墙系统或混合型幕墙系统。以单元式幕墙为例，在设计工作实际开展过程中，必须要遵循一系列设计要点：一是要保证型材断面和咬合设计合理，真正做到气密线、尘密线和水密线得到分割，从而获得更加可靠的密封保护屏障，将压腔功能优势充分发挥出来。二是在断面设计过程中，需多方面考虑竖向构件的荷载传递能力。三是插接式单元幕墙系统断面设计过程中，要确保板块在安装完成后，能够保留插接件之间的足够长度，通常保持在15mm以上，这样可以将误差控制在最小范围内。除了上述几点之外，还要考虑预留水胶条槽口缝隙，在板块安装需求得到满足之后，确保缝隙部位可以获得一层隔水屏障。

（三）玻璃幕墙遮阳设计

在建筑设计人员开展幕墙设计过程中，可通过百叶、装饰条、天幕、遮阳帘等的辅助达到遮阳效果。幕墙的遮阳设计应考虑建筑外观风格、形式、地理位置、建筑功能等进行遮阳设计，还要关注太阳直射角所引起的遮阳效果差异，根据光线强弱改变来调整建筑内部温度与隔热需求。

（四）采光通风节能设计

双层幕墙系统设计要考虑客户的采光性和通风性要求，利用节能技术展开优化设计。通常包括玻璃门窗、采光天窗等等。同时，为了解决建筑采光和通风要求，设计人员要重点掌握光线的强弱规律，对室内光线强度进行精准控制。

（五）新技术研发与应用

随着“双碳”目标的提出，国内各省纷纷颁布新的建筑节能规范，部分北方省市的新规要求幕墙门窗传热系数值再次下降，对建筑节能要求越来越高，传统的双层幕墙显然已经不能满足建筑节能需求。

在进行双层幕墙设计时，应积极结合新型的、智能的幕墙技术，使建筑外墙的窗墙比可根据建筑运行需求进行智能化调整、动态可变，满足不同季节时段、房间功能对窗墙比的不同要求，可变窗墙比双层幕墙目前尚处研究阶段，未来还需要大量实验验证，以保障结构在使用过程中的安全性。

光伏与双层幕墙是佳搭档，双层幕墙外层采用光伏建筑一体化设计，可兼顾幕墙使用功能与发电效益，双层幕墙的层间通道有利于调节光伏发电时产生的热量，从幕墙下风口进风，从上风口将热量带出，能有效降低外层光伏幕墙工作温度，提高发电效率。

绿植幕墙是近几年兴起的一种新型幕墙，墙体绿化与无绿化建筑外表面在同条件室外气温测试下，有绿化的墙体温度较无绿化的墙体温度低近10℃，保温隔热效果非常显著，但绿植幕墙伴有维护因难、容易引虫、易产生腐蚀现象等特点，不利于应用在单层幕墙系统中，更适于结合双层幕墙系统应用，双层幕墙的层间通道有利于绿植幕墙的日常维护和保障室内舒适度。

还可结合水幕降温玻璃幕墙开展双层幕墙设计，一般将水幕设计在双层幕墙的外层，既减少幕墙渗水、主体霉变风险又能实现使用功能和美观效果。

结束语：

综上所述，伴随着现代化建筑行业的不断发展，人们对建筑物功能需求也变得越来越高。而为了解决能源危机问题，优化节能设计十分重要。在双层幕墙系统原有节能优势中，进行更深入挖掘幕墙节能潜能，可以有效减少建筑能源消耗，有利于推动现代化建筑发展。但在实际设计过程中，还要从经济性、科学性和安全性等角度出发，选择较为合理的构造设计、节能材料，在必要的时候要采取节能辅助措施，确保节能效果可以得到最大限度发挥。

参考文献：

[1]陈迪宇,何玺,邓鑫,赵文,石雪峰.建筑施工中幕墙工程节能技术的应用[J].百科知识,2022(24):46-47.