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摘要：基于低碳节能技术的公共建筑幕墙优化设计，不仅能够有效解决建筑幕墙带来的能源浪费和环境污染问题，还能够有效节约建筑成本，促进幕墙绿色、生态、优质等方面目标的实现，属于建筑幕墙设计的趋势和必然。因此，应加强相关方面的研究，不断提升建筑幕墙的低碳节能效果。本文在研究中，结合相关的技术和理论，以某项目为例，开展基于低碳节能技术的公共建筑幕墙优化设计研究，详细解析设计原则和要点，明确具体的构造方式，并基于案例实施优化设计，为相关方面工作开展提供有益借鉴。

关键词：低碳节能；公共建筑幕墙；构造方式

前言：

基于低碳节能技术的公共建筑幕墙优化设计，属于建筑设计高质量化、绿色化、高价值化思想的体现，其注重低碳节能技术的使用，在满足其他基本要求的前提下，最大化的提升低碳节能效果[1]。但是，在实践过程中，不同项目的建设要求不同、所处环境差异，因此，对于建筑幕墙的低碳节能设计，还需针对性研究和适当优化，避免经验主义和盲目设计带来的负面影响。本文注重此特点和需求，制定针对性的优化设计方案，体现实用性和合理性特点，力求为公共建筑幕墙低碳节能设计水平提升提供有力支持。

1低碳节能技术下的公共建筑幕墙概述

（1）概念解析

建筑幕墙，是指由金属龙骨作为“骨架”，与其他板材面层组合在一起，起到一定的填充、遮挡、保温、装饰效应的非承重墙，其在使用时可以出现相应程度的位移，或者对其适当拆除，并不影响建筑安全性和稳定性。公共建筑幕墙，则是指公共建筑物的幕墙结构。低碳节能技术下的公共建筑幕墙，则是在幕墙设计、施工等环节，融入低碳节能的理念，采取各种手段，最大化的进行能源节约和碳减排，实现生态环保的目标[2]。

（2）设计原则

低碳节能技术下的公共建筑幕墙建设时，需要遵循以下三个原则：其一，针对性。不同公共建筑的设计方案和整体建设目标皆不相同，在进行建筑幕墙设计和施工时，应根据其需求和特点，针对性开展相关工作，不可“人云亦云”；其二，统筹性。在有关方面工作开展时，需要综合考虑建筑美观性、建筑安全、建筑质量、建筑成本等各方面内容，合理设计建筑方案并实施；其三，可行性。低碳节能技术使用时，需要考虑其可行性，尽量降低施工难度和复杂性，减弱其操作风险[3]。

（3）设计要点

总结基于低碳节能技术的公共建筑幕墙，需要注重以下六大要点，在满足其他各项要求的前提下，实现低碳节能“最大化”的目标。一，在建筑时使用绿色环保、可回收材料，尽量提升材料使用率；二，提升幕墙在保温、隔热等方面的能力，减少能量损耗[4]；三，增强建筑幕墙在水、气等方面的密实性；四，基于幕墙所处位置，分析其光照情况，设置遮阳系统；五，有效使用可再生能源，降低碳排放量，例如，风电、光电等；六，通过新型幕墙技术使用，强化其节能减排效果。例如，生态幕墙、双层呼吸幕墙等[5]。

2基于低碳节能技术的公共建筑幕墙构造方式研究

基于低碳节能技术的公共建筑幕墙构造方式不断增加，且不同构造方式的优缺点和建设需求不同，应根据实际情况，针对性选择。总体而言，现有的常用构造方式主要包括以下四种。

（1）新型双层呼吸式幕墙构造方式

新型双层呼吸式幕墙，基于其循环方式，分为内外两种构造方式，其中，外循环式双层幕墙构建时，外墙使用一定厚度的单层玻璃，并结合其整体架构及需求，设置“上排风，下进风”的通风系统。内墙组成较为复杂，包括隔热层和中空保温层两部分。此外，在外墙设置能够开启的门窗，其主要目的是通过门窗将太阳辐射热量排出室内，避免使用机械设备通风排热带来的电能损耗和成本增加问题。具体设计时，如果为窄腔形式，尺寸为150.0mm-250.0mm，幕墙整体厚度为300.0mm-400.0mm。如果为宽腔形式，尺寸为350.0mm-650.0mm，幕墙整体厚度为600.0mm-1000.0mm；内循环式双层幕墙的外层幕墙设计时，借助隔热材料避免热量“交换”与“外流”，借助中空玻璃进行温度“保护”，形成“真空隔热层”。对于内层幕墙，使用单层玻璃，设置铝合金门窗，使其处于开启状态。但在通风排热方面，需要借助机械设备来实现。空气通过地下风口进入孔道，借助排风口进入棚顶。其无需从外界引入气流，增强了室内的保温效果。但是，机械设备会增加电能消耗和维管成本。此种幕墙以窄腔模式为主，尺寸为150.0mm-250.0mm，幕墙在厚度方面的最大值为400.0mm，最小值为300.0mm。

（2）断桥隔热构造方式

断桥隔热在构造方面使用复合结构，多使用铝合金材料，并在其中部充填隔热保温材料，达到节能效果。在构造方面，具体如下所示：其一，穿条式断桥型材在构造方面，使用增强型尼龙隔热条PA66，其可以将内部铝合金型材和外部铝合金型材连接在一起，起到隔热的效果。在制作时，使用机械开槽挤压机完成具体操作，保证连接的紧密性；其二，注胶式断桥型材在构造方面，按照一定的尺寸在铝合金材料中间制定真空槽，并将液体状态的隔热材料注入到槽体之中，使其在一定的温度下凝固，并切除铝合金型材浇铸槽的连接部位，借助液态材料固化后的黏结作用，将铝型材料黏结在一起，保证其稳定性和密实性。在设计时，根据受力和门窗的形态不同，断桥隔热铝合金型材的壁厚必须保持在1.8mm-2.2mm，如果壁厚较小，则无法达到刚度要求。

（3）ASLOC挤塑成型水泥板幕墙构造方式

ASLOC挤塑成型水泥板幕墙，为条板形状，且中空。其生产原料为水泥、硅酸盐、纤维等按照一定比例掺和，通过挤塑成型工艺进行预制，在形状、尺寸等方面达到要求。此外，还要通过二次高温高压蒸汽进行养护，强化其性能，使其满足使用要求，形成最终的成品。在具体设计时，其宽度为600.0mm或者900.0mm，长度尺寸范围在1800.0mm-5000.0mm之内。ASLOC挤塑成型水泥板与内墙和外墙保温系统集成安装，借助Z型连接件与墙体连接在一起。

（4）欧泽塔双向预应力预制挂板幕墙构造方式

欧泽塔预制挂板，其原材料为性能较高的超微砂浆，在其内部设置双向的预应力钢筋，可使用传统方式进行安装，具有便利性特点。在制造时，其标准板尺寸为2195.0mm*2995.0mm，厚度最薄可以达到30.0mm。对于板面设计，具有较强的“灵活性”，可以根据建筑需求任意设置孔位，还可以在颜色、形状等方面适当调整，体现一定的个性化特点。但是，其对于挂板安装要求较高，必须使用嵌入式背栓件，借助其与钢筋之间产生较强的连接力。此外，在与龙骨连接时，使用的是一定尺寸的连接片，尺寸可以适当调整，常用的尺寸为30.0mm*30.0mm。建筑内墙面与面板之间需要按照一定的顺序设置各种节能保温构造，依次为防潮层、保温层、隔离层、防水层、镀锌龙骨等。

3基于低碳节能技术的公共建筑幕墙优化设计

本次开展以基于低碳节能技术的公共建筑幕墙优化设计。在具体设计时，制作如图1的优化设计思想模型，指导实践工作。

在具体设计时，根据案例项目的设计情况，并结合碳节能技术的公共建筑幕墙设计理念、技术和现有的构造方式，针对性开展优化设计工作。主要包括新型材料选择、构造形式及节能措施和多功能幕墙系统设计三大模块。

3.1新型材料的选择

根据项目的设计要求，主要采用建筑玻璃幕墙的模式。因此，其热工性能属于影响建筑节能降耗的主要因素。基于此，在进行材料选择时，选择双层低辐射LOW-E镀膜玻璃组合的中空玻璃。同时，将中空玻璃中的填充气体更换为惰性气体，增强其保温效果。玻璃外墙用硅酮结构密封胶，结构胶厚度不宜小于6.0mm，最大不可超过12.0mm，其宽度不宜小于7.0mm，最大不宜超出厚度的2倍。

在铝合金型材骨架方面，使用断桥隔热铝合金型材，有效组织室内外热量传递，提升节能效果。具体设计时，玻璃背衬板采用 2mm 铝单板，材质为 3003-H14，铝单板表面处理为三涂层氟碳喷涂，涂层满足 AAMA-2605，15 年质保要求。单层铝板的化学成分均符合 GB/T3190。铝型材的截面尺寸均满足风压变形时强度和刚度（挠度）要求材质为 6063-T5。

3.2节能措施和构造形式

（1）节能措施

在进行优化设计时，对于节能措施的设计，主要通过提升幕墙系统气密性和加强保温效果来实现。

提升幕墙系统气密性：其一，通过三道密封和等压处理增强截面性能；其二，在胶条选择方面，使用三元乙丙胶条，进行胶条形状的精准设计，与槽口尺寸相契合。此外，在对胶条施工时，采取连续安装的模式；其三，在开合扇设计时，融入精密性思想，保证其尺寸精度提升，强化组装后的构件密实性；其四，优化开启结构，对于较大的开启扇，使用挂钩式构造，并增加锁点数量，提升密实性；其五，在打胶时，进行缝隙清洗，且连续打胶，检查打胶质量，保持胶体之间以及胶体与构筑物之间有效结合。避免打胶间隙较长、或者存在灰尘及杂物等，造成凝固效果较差，密封性下降的问题。

加强保温效果的措施：其一，玻璃面层使用节能中空玻璃，且玻璃采用等片设计模式；其二，在幕墙收口位置、层间位置，使用保温封修构造模式，增强其紧密性；其三，对于断桥隔热铝合金型材，在使用前进行试验检测，分析其性能。并保证加工和使用时的环境温度、湿度、空气质量等达标。尽量避免施工环境带来的不利影响。

（2）构造形式

在构造形式方面，为了体现优化设计的思想，采用隐框镀膜玻璃幕墙和明框玻璃幕墙两种模式。

隐框镀膜玻璃幕墙：首先，将铝合金组成的构件作为基础，在其框架之上固定玻璃面板。玻璃与铝合金之间，使用硅酮结构胶黏结。然后，通过分段压板的模式，将玻璃面板固定在铝合金骨架之上。此外，对于玻璃幕墙横向隐框板块，需要设置大于100.0mm的铝合金托板，使用机械设备将其连接在框架结构之上，有效避免玻璃掉落的问题发生。

明框玻璃幕墙：首先，通过槽口将玻璃面板固定在铝合金龙骨框架之上。保证其密实性。然后，通过分段压板的安装，对玻璃面板起到固定作用。最后，安装铝合金装饰盖板，主要使用卡扣方式，将其固定在压板外侧。

3.3多功能幕墙系统

在多功能幕墙系统设计方面，主要体现在节能和使用新能源两个方面。其中，在节能方面，通过双层呼吸式幕墙系统来实现。新能源使用方面，则通过太阳能光伏BIPV系统来实现。

双层呼吸式幕墙系统设计：基于案例项目的实际情况，采用外循环时双层构造模式。外层为6+0.76SGP+6双钢化玻璃夹层，增强幕墙的结构稳定性和强度。中间间隔层距离设计采取实验模式，具体为600.0mm，即隔热能力最优。此外，为了便于后续的维修和养护，中间使用电动控制的遮阳百叶帘；内层玻璃幕墙材料为6+12Ar+6外片LOW-E镀膜玻璃，隔热能力较强。这一系统主要设置在主楼标准层的外立面之上，热工性能K可以达到1.4，效果良好。

太阳能光伏BIPV系统设计：根据项目所处区域的光照情况，在建筑的南侧和东侧设置太阳能光伏面板外遮阳系统。其采取横向遮阳布置的模式，并借助专门制作的支架将太阳能光伏面板固定在幕墙外侧，且与供电系统相连，输送电能。此外，使用光照感应智能系统，可以基于光照的强度、方向等，自动调整光伏发电百叶的角度，实现“最佳”遮阳和“最高效”能量转换。

结论

综上所述，公共建筑幕墙设计，需要重视低碳节能技术的使用，从多方面进行优化和升级，提升其低碳节能的效果，有效降低建筑对环境的影响，促进建筑绿色、生态、优质等方面目标的实现。在具体设计时，需要注重材料选择、幕墙构造方式设计、系统优化等方面工作的开展，强化设计合理性。本次设计，采用的双层低辐射LOW-E镀膜玻璃组合的中空玻璃、双层呼吸式幕墙系统、太阳能光伏BIPV系统，具有较好的低碳节能效果，值得推广使用。

参考文献：

[1]宋兵.低碳节能装配式建筑技术促进环境保护发展[J].环境工程， 2022（1）：040.

[2]张书义. 基于低碳节能技术的公共建筑幕墙优化设计研究——以鑫源国际大厦为例[D]. 山东：山东大学，2018.

[3]王成. 场站类建筑幕墙关键技术研究[D]. 山东：山东建筑大学，2020.

[4]王天宇.低碳节能理念下建筑幕墙优化设计--以北京市某国际大厦为例[J].中国建筑装饰装修， 2023（17）：119-121.

[5]袁振华.基于低碳节能装配式建筑技术的探讨[J].建筑技术开发， 2020（3）：4-5.

作者简介：张哲敏；1986.06，男，上海市人，澳大利亚卧龙岗大学，硕士研究生学历，工程师，从事幕墙门窗结构计算、设计深化、系统研发，安装监督等工作。