论文部分内容阅读
摘要：目前节能建筑理念已经逐渐深入建筑设计领域，建筑的节能设计也正成为建筑设计人员不断致力研究的方向。本文主要针对建筑设计中的智能玻璃立面的节能作用进行了分析探讨，文章首先对智能玻璃立面系统进行了简要概述，继而从节能玻璃立面和多重表皮立面这两方面入手，详细研究了智能玻璃立面的节能作用，并对智能玻璃立面在未来节能建筑设计中的应用做出了展望。
关键词：建筑设计；节能建筑；智能玻璃立面；多重表皮立面
在改革开放之后，我国的社会经济有了很大的发展，直接推动了工业技术水平的不断提升，也促使了玻璃产业的发展。使得建筑工程设计中对玻璃的设计应用范围更广，尤其是玻璃幕墙的设计手法更是在很多高层商业建筑中得到了广泛应用，为我国建筑立面设计提供了更大的发展空间。而随着节能建筑理念的不断发展，对于建筑玻璃立面的节能设计也越来越受到业内人士的关注。以下本文来谈谈建筑设计中玻璃立面的节能设计以及智能玻璃立面的节能作用。
一、智能玻璃立面概述
在传统的建筑玻璃设计中，玻璃的主要作用是为了在实现遮风挡雨的效果，同时帮助建筑室内达到更好的采光条件。另外，使用玻璃作为建筑的窗墙施材料，也能够实现较好的光影效果，这是其他窗墙材料难以企及的特殊性质。但是，建筑设计中玻璃的应用也存在着一定的不足之处，这也是玻璃这种材料在应用中亟待解决的问题，就是玻璃窗的节能问题。受玻璃自身的性能限制，玻璃具有很大的散热性能，这在大力提倡建筑节能的今天是不符合现代建筑设计需求的。在此情况下，智能玻璃立面是设计手法应运而生，很好的解决了玻璃的节能问题。
所谓智能玻璃立面，就是指由玻璃与一些其他的辅助构件相互作用而实现玻璃节能的玻璃立面系统。而智能主要是指系统的热工性能更良好，功能作用更多。主要体现在智能玻璃立面在冬季时能够更好的实现采光，充分利用太阳的热能；而在夏季则更好的实现遮阳效果，减少室内热量。另外，智能玻璃立面可以使建筑实现自然采光，而不会产生眩光的不良视觉效果，有效降低了室内外热量的传递总量。智能玻璃立面系统更加环保可行，不易受外界因素的影响而遭受破坏或污染，清洁维修更易实现。另外，智能玻璃立面系统能够与暖通系统很好的结合，实现了良好的自然通风效果。
目前，我国建筑的智能玻璃立面系统设计方式主要有三种：其一是通过生产工艺技术改进玻璃自身的性能；其二是利用一些辅助构件来有效调节玻璃立面系统，以达到节能目的；其三，利用光感材料或者温感材料来实现智能玻璃立面系统的自动调节。
二、节能玻璃立面
通常我们将玻璃的热工性能分成两大种类，即太阳辐射的透射性能以及玻璃两侧温差的绝缘性能。单层玻璃的传热系数极大会导致室内外热交换量较大。由两层玻璃组成的中空玻璃有极好的隔热效果，相对于单层玻璃至少可以减少失热。其绝热能力相当于100mm 厚混凝土墙。 如何选择不同品种的玻璃组合成中空玻璃的内外层，直接影响到节能的最终效果。吸热玻璃在夏季吸热后会因自身温度升高而成为一个热辐射源，所以不宜用作内层玻璃。将热反射玻璃用在中空玻璃的内层，不但会影响反射太阳辐射热，而且会减弱玻璃立面的镜面效果。除彩釉镀膜外的其他镀膜一般强度较低，不宜直接露在外面。
例如在维也纳的一所学校建筑，其外围护结构大量使用玻璃，不但一反以往学校建筑的外观特色，使建筑呈现开敞透明的效果，而且最大限度地利用了自然光，降低了照明能耗。该建筑所采用的一种中空玻璃， 外层是 8MM厚的绿色低辐射安全玻璃， 空腔厚度12mm，内层是表面为密度30%白色斑点（起遮阳作用）的 16mm厚安全玻璃，太阳辐射热的透射率为21% ，绝热能力相当于370mm实心砖墙。尤其值得一提的是，一般中空玻璃的窗框或金属连接杆件的绝热能力较差，极易形成热桥，而为这一建筑特别开发并取得专利的“双层玻璃结构绝热系统”，所采用的金属连接杆件只与内侧玻璃连在一起，外侧玻璃通过绝热能力较强的垫块与内侧玻璃粘连，大大地降低了热桥影响。
三、多重表皮立面
在设计多重表皮立面的玻璃立面系统时，主要是考虑到了在建筑外侧设置节能辅助构件时，百叶或幕帘容易受到外界阳光风雨的作用而逐渐老化，影响其使用寿命这一问题。为了解决这一问题，要在这些节能辅助购件外侧再设置一层玻璃，以起到保护百叶或幕帘的作用。如果把玻璃、遮阳与建筑的空调、通风和智能控制等技术系统结合在一起，就构成了从狭义角度讲的智能玻璃立面。它在满足室内舒适的基础上，根据室外气候变化和室内的需要， 控制外围护结构的自然采光、 太阳辐射得热、绝热、通风换气和散热等，充分利用太阳能和风能等自然资源，把建筑的空调和照明能耗降到最低。
多重表皮立面的雏形是机械通风表皮立面。其工作原理是，室内废气被空腔内的低气压从室内底部的开口吸入，因受到遮阳装置散失的热量而温度升高，之后被位于空腔上方或下方的机械通风装置抽除。这种玻璃立面可以大大地降低冬季在窗附近的冷辐射影响，还可以在夏季通过在顶棚灯具附近开口抽除灯具附近的热空气，有的甚至可以在冬季通过热交换装置回收热废气中的热量。
近几年在部分发达国家建成的许多办公建筑应用了多重表皮立面技术，已发展到可以有组织地透过外侧保护玻璃从室外吸入新鲜空气进入空调系统，实现室内的新风供应 （有的在冬季可以先在空腔内经太阳辐射预热后再形成空调新风），如克里斯托夫？英根霍芬在总部大楼设计中采用的“鱼嘴”式玻璃立面通风结构。位于德国的盖兹总部建筑采用中庭玻璃顶和大面积的玻璃立面，通过大量利用自然采光有效地节约人工照明能耗。
四、总结与展望
综上所述，在建筑的节能设计中，智能玻璃立面系统的设计应用是具有很大促进作用的节能设计，尤其是当前各种吸热玻璃、中空玻璃、反射性镀膜玻璃等等多功能作用的玻璃品种不断被研发应用，更是为智能玻璃立面设计提供了极大的材料支持，促进了建筑节能建筑的进一步发展。但是需要注意是智能玻璃立面系统的应用需要根据当地的实际情况来具体分析，合理应用。
就目前的建筑智能玻璃立面的应用现状来看，其最大的缺点是成本造价过高，这就极大的制约了智能玻璃立面系统的推广与发展。但尽管如此，这种立面系统依然具有很大的市场发展前景，这是以为内智能玻璃立面系统的节能效应与良好性能使其成为了生态节能建筑设计的典范，从该系统的应用能够看到未来建筑业发展的主要方向，为此笔者相信在未来的建筑立面设计中，智能玻璃立面系统必将会得到更加广泛的应用，实现节能环保、经济实用的建筑设计效果。
参考文献
[1] 刘晶晶； 双层玻璃幕墙的节能设计研究[D]；清华大学；2006年
[2] 上官安星； 玻璃节能技术在建筑设计中的研究及应用[D]；天津大学；2009年
关键词：建筑设计；节能建筑；智能玻璃立面；多重表皮立面
在改革开放之后，我国的社会经济有了很大的发展，直接推动了工业技术水平的不断提升，也促使了玻璃产业的发展。使得建筑工程设计中对玻璃的设计应用范围更广，尤其是玻璃幕墙的设计手法更是在很多高层商业建筑中得到了广泛应用，为我国建筑立面设计提供了更大的发展空间。而随着节能建筑理念的不断发展，对于建筑玻璃立面的节能设计也越来越受到业内人士的关注。以下本文来谈谈建筑设计中玻璃立面的节能设计以及智能玻璃立面的节能作用。
一、智能玻璃立面概述
在传统的建筑玻璃设计中，玻璃的主要作用是为了在实现遮风挡雨的效果，同时帮助建筑室内达到更好的采光条件。另外，使用玻璃作为建筑的窗墙施材料，也能够实现较好的光影效果，这是其他窗墙材料难以企及的特殊性质。但是，建筑设计中玻璃的应用也存在着一定的不足之处，这也是玻璃这种材料在应用中亟待解决的问题，就是玻璃窗的节能问题。受玻璃自身的性能限制，玻璃具有很大的散热性能，这在大力提倡建筑节能的今天是不符合现代建筑设计需求的。在此情况下，智能玻璃立面是设计手法应运而生，很好的解决了玻璃的节能问题。
所谓智能玻璃立面，就是指由玻璃与一些其他的辅助构件相互作用而实现玻璃节能的玻璃立面系统。而智能主要是指系统的热工性能更良好，功能作用更多。主要体现在智能玻璃立面在冬季时能够更好的实现采光，充分利用太阳的热能；而在夏季则更好的实现遮阳效果，减少室内热量。另外，智能玻璃立面可以使建筑实现自然采光，而不会产生眩光的不良视觉效果，有效降低了室内外热量的传递总量。智能玻璃立面系统更加环保可行，不易受外界因素的影响而遭受破坏或污染，清洁维修更易实现。另外，智能玻璃立面系统能够与暖通系统很好的结合，实现了良好的自然通风效果。
目前，我国建筑的智能玻璃立面系统设计方式主要有三种：其一是通过生产工艺技术改进玻璃自身的性能；其二是利用一些辅助构件来有效调节玻璃立面系统，以达到节能目的；其三，利用光感材料或者温感材料来实现智能玻璃立面系统的自动调节。
二、节能玻璃立面
通常我们将玻璃的热工性能分成两大种类，即太阳辐射的透射性能以及玻璃两侧温差的绝缘性能。单层玻璃的传热系数极大会导致室内外热交换量较大。由两层玻璃组成的中空玻璃有极好的隔热效果，相对于单层玻璃至少可以减少失热。其绝热能力相当于100mm 厚混凝土墙。 如何选择不同品种的玻璃组合成中空玻璃的内外层，直接影响到节能的最终效果。吸热玻璃在夏季吸热后会因自身温度升高而成为一个热辐射源，所以不宜用作内层玻璃。将热反射玻璃用在中空玻璃的内层，不但会影响反射太阳辐射热，而且会减弱玻璃立面的镜面效果。除彩釉镀膜外的其他镀膜一般强度较低，不宜直接露在外面。
例如在维也纳的一所学校建筑，其外围护结构大量使用玻璃，不但一反以往学校建筑的外观特色，使建筑呈现开敞透明的效果，而且最大限度地利用了自然光，降低了照明能耗。该建筑所采用的一种中空玻璃， 外层是 8MM厚的绿色低辐射安全玻璃， 空腔厚度12mm，内层是表面为密度30%白色斑点（起遮阳作用）的 16mm厚安全玻璃，太阳辐射热的透射率为21% ，绝热能力相当于370mm实心砖墙。尤其值得一提的是，一般中空玻璃的窗框或金属连接杆件的绝热能力较差，极易形成热桥，而为这一建筑特别开发并取得专利的“双层玻璃结构绝热系统”，所采用的金属连接杆件只与内侧玻璃连在一起，外侧玻璃通过绝热能力较强的垫块与内侧玻璃粘连，大大地降低了热桥影响。
三、多重表皮立面
在设计多重表皮立面的玻璃立面系统时，主要是考虑到了在建筑外侧设置节能辅助构件时，百叶或幕帘容易受到外界阳光风雨的作用而逐渐老化，影响其使用寿命这一问题。为了解决这一问题，要在这些节能辅助购件外侧再设置一层玻璃，以起到保护百叶或幕帘的作用。如果把玻璃、遮阳与建筑的空调、通风和智能控制等技术系统结合在一起，就构成了从狭义角度讲的智能玻璃立面。它在满足室内舒适的基础上，根据室外气候变化和室内的需要， 控制外围护结构的自然采光、 太阳辐射得热、绝热、通风换气和散热等，充分利用太阳能和风能等自然资源，把建筑的空调和照明能耗降到最低。
多重表皮立面的雏形是机械通风表皮立面。其工作原理是，室内废气被空腔内的低气压从室内底部的开口吸入，因受到遮阳装置散失的热量而温度升高，之后被位于空腔上方或下方的机械通风装置抽除。这种玻璃立面可以大大地降低冬季在窗附近的冷辐射影响，还可以在夏季通过在顶棚灯具附近开口抽除灯具附近的热空气，有的甚至可以在冬季通过热交换装置回收热废气中的热量。
近几年在部分发达国家建成的许多办公建筑应用了多重表皮立面技术，已发展到可以有组织地透过外侧保护玻璃从室外吸入新鲜空气进入空调系统，实现室内的新风供应 （有的在冬季可以先在空腔内经太阳辐射预热后再形成空调新风），如克里斯托夫？英根霍芬在总部大楼设计中采用的“鱼嘴”式玻璃立面通风结构。位于德国的盖兹总部建筑采用中庭玻璃顶和大面积的玻璃立面，通过大量利用自然采光有效地节约人工照明能耗。
四、总结与展望
综上所述，在建筑的节能设计中，智能玻璃立面系统的设计应用是具有很大促进作用的节能设计，尤其是当前各种吸热玻璃、中空玻璃、反射性镀膜玻璃等等多功能作用的玻璃品种不断被研发应用，更是为智能玻璃立面设计提供了极大的材料支持，促进了建筑节能建筑的进一步发展。但是需要注意是智能玻璃立面系统的应用需要根据当地的实际情况来具体分析，合理应用。
就目前的建筑智能玻璃立面的应用现状来看，其最大的缺点是成本造价过高，这就极大的制约了智能玻璃立面系统的推广与发展。但尽管如此，这种立面系统依然具有很大的市场发展前景，这是以为内智能玻璃立面系统的节能效应与良好性能使其成为了生态节能建筑设计的典范，从该系统的应用能够看到未来建筑业发展的主要方向，为此笔者相信在未来的建筑立面设计中，智能玻璃立面系统必将会得到更加广泛的应用，实现节能环保、经济实用的建筑设计效果。
参考文献
[1] 刘晶晶； 双层玻璃幕墙的节能设计研究[D]；清华大学；2006年
[2] 上官安星； 玻璃节能技术在建筑设计中的研究及应用[D]；天津大学；2009年