新型建筑门窗幕墙的节能设计研究

山东雄狮建筑装饰股份有限公司

上官厚东

建筑业为一个耗能高的行业，而能耗中门窗能耗大约占一半，所以，想要更好地实现建筑的节能设计，最关键的是要做好门窗幕墙的节能设计。现今，玻璃钢节能门窗、铝塑复合门窗等新型节能环保产品已占据门窗市场的半壁江山，其社会、经济效益非常理想。总之，在环保节能理念的不断深入背景下，绿色节能门窗幕墙的发展势必成为市场的主流，所以，对建筑门窗幕墙绿色节能设计技术进行研究具有十分巨大的现实作用。

1  建筑门窗幕墙绿色节能设计的原则

1.1 合理选择窗墙比

在对建筑门窗幕墙进行设计时，需要对窗墙比进行合理选择。门窗是建筑物能量散失的重要渠道。从传热系数的角度来分析，门窗约是建筑外墙的5倍。实际上，建筑物能耗和窗墙比呈正相关，窗墙比越大，建筑物的能耗就会越大，因此在设计过程中需要根据实际情况对窗墙比进行合理选择。

1.2 增强门窗的气密性

要想有效降低门窗能量消耗，就要对门窗的气密性进行保障。在这个过程中，可以对具有密封功能的材料进行充分运用，在窗口处对密封条进行安装。另外，也可以通过弹性好的、松软的材料对窗框缝隙进行密封，进而增强门窗的气密性。

1.3 合理设计窗型样式

窗型样式不仅会对建筑物的美感产生影响，同时也会影响到门窗的成本。在对窗型进行设计时，需要遵循“少框架”、“小开启”、“多玻璃”以及“大固定”等原则。门窗在开启过程中，必然会出现一些缝隙，它们的出现虽然可以对雨水进行排出，但也同样会加剧门窗的损坏。目前，市场上比较受欢迎的窗型是金属窗，该窗型具有较高的导热系数，能够降低门窗的传热性能。另外，从发达国家门窗幕墙设计的情况来看，在窗型设计过程中，主要遵循了“大固定”以及“小开启”原则，不仅增强了建筑采光效果，同时也降低了建筑能耗。

1.4 先进技术的充分应用

玻璃传热系数主要体现在中央面积、边缘密封、边缘面积等方面，在对门窗幕墙进行设计时，如果经济条件允许，那么可以对一些先进的技术进行充分利用，进而对玻璃传热系数进行降低，增强门窗的节能环保效果，比如可以对热反射玻璃、暖边技术、填充惰性气体、真空玻璃以及低辐射玻璃等进行有效运用，进而降低传热系数。

2  建筑门窗幕墙节能设计问题

2.1 设计单位绿色节能意识不足

纵观我国建筑业现状，大部分建筑设计及施工单位均缺乏对门窗幕墙绿色节能设计重要性的认识，目前还是以低成本为主要设计原则，进而导致对门窗、幕墙的节能设计重视不够。

另外，相关工作人员对绿色节能知识的了解很少、门窗幕墙设计权属不清、可供参考的设计标准欠缺，所有这些因素都对建筑业的正常发展产生了负面影响。

2.2 门窗幕墙设计方案选择不合理

现今，我国社会不断发展进步，建筑业呈现蓬勃繁荣态势，随着市场竞争日渐激烈，想要在市场竞争中站稳脚跟，很多采购人员在对门窗幕墙设计方案进行选择时，第一步会立足经济视角，寻找价格合理的方案。第二，立足外观视角，需要有美观的外形设计。第三，综合考虑门窗幕墙设计的应用性能，对绿色节能产品没有太多要求。在这种市场背景下，建筑门窗幕墙的绿色节能内容一直没有得到重视，导致行业的发展和创新一度停滞。

2.3 门窗幕墙设计和建筑整体设计有偏差

生活水平的提升主要体现在人们对“衣食住行”的要求提升，“住”不再局限在建筑基本功能要求，也开始追求节能、可持续发展和安全，对门窗幕墙的设计提出了更高的要求。目前，在门窗幕墙设计过程中，建筑设计的体现并不明显，使得设计出来的门窗幕墙未满足建筑设计理想值。

2.4 建筑门窗幕墙设计机制较为落后

施工阶段是建筑工程中最关键部分，直接影响建筑工程的质量，因此，在当前建设项目实施过程中，建设是主要任务。这使得建筑门窗幕墙的设计也侧重于建筑工程，所以，建筑门窗幕墙的设计很难以科学、合理、有效地利用绿色节能技术为进行设计和开发。此外，在目前的建筑市场上，大多数建筑单位要求门窗幕墙设计不但要价格低，还需美观大方，有良好的采光性。按照建设单位的要求，建筑设计单位会以此为标准开展设计，忽略了建筑门窗和幕墙的绿色、节能、环保效果的体现。造成上述情况的最根本原因是建筑门窗幕墙的设计机制较为落后。为此，随着我国建筑业节能环保的发展，设计者需要提升对建筑门窗幕墙设计机制改善的重视。

3  新型建筑门窗幕墙的节能设计分析

3.1 建筑门窗幕墙的遮阳设计

我国建筑市场上绿色环保遮阳门窗幕墙种类，应包括挡板式及格栅式、垂直式及水平式、遮阳帘及遮阳百叶、天幕遮阳等遮阳类型。立足于建筑之间的差异性，如建筑物的朝向、用途及地点的区别性，设计人员应明确一类遮阳技术的应用并不能实现建筑物的全覆盖。故而，在门窗幕墙设计中，设计人员应对不同类型的门窗幕墙进行甄选，合理选择门窗幕墙的遮阳方式，使门窗幕墙的选用契合建筑类型。在深刻理解门窗幕墙遮阳方式的基础之上，设计人员应致力于适合全部建筑类型的遮阳幕墙设计。此外，在门窗幕墙设计中，相应的设计过程要以《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》为依据，以准确计量门窗幕墙的性能及导热节能效用，并结合阳光移动角度及位置，使门窗幕墙设计能够以实际温度变化为基准，实现建筑室内温度的实时调节，从而降低门窗幕墙在遮阳层面的能耗，提升人们的居住舒适度。

3.2 门窗幕墙设计的采光通风

门窗幕墙的节能设计中采光通风是人们十分关注和重视的，在市场上如呼吸式幕墙等符合人们对采光通风要求的门窗幕墙也越来越多，在挑选的时候人们也逐渐认识到了一些设计上的问题。因此，为更好地满足人们的需求以及充分体现绿色节能理念，在进行采光通风设计时必须要充分结合日出日落、阴影以及阳光的变化情况。但这一技术需要高端技术人才去不断尝试和实践，就目前来看还存在很多不足。为了满足人们日益强烈的需求，双层幕墙设计应运而生，这种设计使用的是双层呼吸式幕墙和遮阳百叶，能很好地保障室内自然通风和舒适度，也满足了节能环保的设计要求。

3.3 门窗幕墙的保温设计

门窗幕墙节能保温设计非常关键，特别是在寒冷冬季，很多人都会选择蜗居在室内，因此在选择时都倾向于保温性能好的门窗幕墙。就当前社会以及科学技术的发展来看，门窗幕墙的保温设计还是很好的，要在进一步提高其保温性能同时又要满足节能环保设计要求，就需要从科学选择玻璃类型以及窗框材料着手，玻璃和窗框的选择组合不同，得出的保温结果也有差异。目前，建材市场上可供选择的窗框材料比较多，如常用的PVC、铝合金等，玻璃类型也有单层、双层等多种。因此，在节能保温设计时必合理选择、多方考量。

3.4 门窗幕墙设计的节能玻璃

如今，新型建筑门窗幕墙设计中，可供选择的节能玻璃类型很多，但在实际选择时要充分了解每种类型节能玻璃的特点，以便更充分地发挥其价值。下面就介绍几种常见的节能玻璃类型。着色玻璃：这种类型的玻璃透明度良好，还能很好地吸收阳光中热作用较强的近红外线，选择不同颜色的着色玻璃能充分利用太阳光，合理调节室内温度，并且装饰效果也很好。阳光控制镀膜玻璃：这种类型玻璃隔热性能良好，对太阳光具有一定的控制作用，具有确保室内采光柔和、避免暖房效应、降低能耗等优势。此外，若是单面镀膜玻璃，在安装时镀膜层要向室内，以确保节能效果，延长膜层使用寿命。低辐射镀膜玻璃：这种类型的玻璃又叫作Low-E玻璃，对远红外线有较高的反射比，能很好地阻挡辐射，达到“冬暖夏凉”的室内效果，节能效果显著。此外，还有中空玻璃、镀膜玻璃等类型的节能玻璃，都具备一定的节能效果，值得在建筑门窗幕墙的节能玻璃设计中推广使用。

3.5 门窗幕墙的其他节能设计

门窗幕墙的其他节能设计技术也十分重要，如门窗气密性的设计：窗框和洞口间的缝隙要选择如聚氨酯发泡材料等弹性闭孔高效的保温材料；洞口内外侧和窗框间的缝隙要选择嵌缝膏做好密封处理；框和扇间的缝隙填补材料可选择泡沫密封条、橡胶等；扇和扇间的缝隙可选择缝外压条、密封条等。又如建筑窗墙建筑比的选择：即整栋建筑外墙面上窗和阳台门透明部分的总面积和外墙面总面积的比例的选择，这个也需要设计师在设计时综合考虑多方位因素，合理规划选择。此外，设计师还必须具备较强的绿色环保理念，不断学习节能环保设计技术和相关知识，这样才能在具体设计时有更多素材和选择性。

4  绿色节能玻璃幕墙的发展趋势

如今，科技飞速发展，玻璃幕墙也得到了发展，中空玻璃具有良好的反射系数和良好的隔热效果，能有效地解决玻璃幕墙的保温问题，使玻璃幕墙的能耗达到最低限度。中空玻璃之所以具有较好的隔热性能，主要是因为玻璃内部的空间是封闭空间，与外界空气隔绝，不易产生空气对流，空气的导热系数往往比较低，与普通玻璃相比，是其导热系数的二十七分之一，导热性非常低。

南、北方的玻璃幕墙的设计不同，主要是由于两地的环境不用，在南方，中空玻璃通常先吸收太阳短波辐射，之后利用中空玻璃的空气层阻挡长波辐射，使大量的太阳热量进入不了室内。但北方，中空玻璃主要是尽量减少对太阳短波辐射的阻挡，使更多的阳光进入室内，起到保温作用。

近年来，玻璃幕墙的生态保护功能也已初具规模，既有良好的保温效果和节能效果，并已逐渐向生态环保方向发展。生态幕墙指能够改变生态环境和色彩的建筑幕墙，即为生态建筑的一种形式，它主要以可持续发展理念为基本出发点，以高超的先进技术为指导，是节能环保的建筑结构。它主要改变传统建筑和传统玻璃幕墙一直无法改变的形态与色彩，对现代建筑和幕墙的设计而言，具有十分巨大的现实意义。

5  结束语

总体而言，建筑门窗幕墙的能耗非常严重，世界各国对于绿色节能环保都非常重视，所以，在不对建筑美观造成影响的条件下，减少门窗的能耗，已成为新型建筑门窗幕墙的必然发展趋势。现如今，我国在建筑门窗幕墙行业中居于前列，可依旧存有很多问题，如在建筑设计间的沟通交流严重不足、建筑门窗幕墙的设计并未充分结合建筑设计理念、设计单位的节能意识薄弱、设计机制缺少完善性等。鉴于此，减少能量耗损、绿色节能、安全舒适就是门窗幕墙行业未来发展的重要趋势，节能、环保就是新型建筑门窗幕墙设计的必经之路。

本文来源：《居舍》2021年5月刊