張乃錨

淺談建筑玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)

張乃錨

建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的玻璃幕墻使得墻體和門(mén)窗很好的結(jié)合為一體，而且具有藝術(shù)感，是現(xiàn)代建筑中的重要組成部分。但由于玻璃幕墻面積較大，在其提供自身應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，帶來(lái)了高耗能的劣勢(shì)。本文主要從選材、構(gòu)造、控制、光電技術(shù)等幾方面探討玻璃幕墻的節(jié)能技術(shù)，以供相關(guān)人士參考。

玻璃幕墻；節(jié)能技術(shù)；選材；構(gòu)造

引言

現(xiàn)代建筑中，特別是大城市中具有標(biāo)志性的建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用的大多數(shù)是玻璃幕墻，其可以使得建筑獲得很好的采光的同時(shí)，還可以使得建筑具有現(xiàn)代感和藝術(shù)感，受到大多數(shù)建筑設(shè)計(jì)師的青睞。但一般的玻璃幕墻的熱工性能不是很好，對(duì)建筑的內(nèi)部環(huán)境有較大影響，同時(shí)能耗較大，浪費(fèi)資源，因此對(duì)玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)的探索是必不可少的。

1　在選材方面提升玻璃幕墻節(jié)能性能

1.1玻璃幕墻框材料的選擇

節(jié)能的一個(gè)措施就是提高保溫性能。要提高玻璃幕墻的保溫性能其框的材料要選用斷熱型材。其原理就在于在內(nèi)外兩種具有高導(dǎo)熱性能的金屬材質(zhì)的框中放入導(dǎo)熱性較低的隔熱性物質(zhì)（可以選用導(dǎo)熱性較低的聚酰胺尼龍66，其導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.3W/（m2·K）），可以有效的防止通過(guò)窗框或窗扇型材造成的熱量損失。斷熱型材具有的特點(diǎn)包括：強(qiáng)度高、剛性好、熱阻大、隔聲性好、抗風(fēng)性能好、防水氣性能好，這些特點(diǎn)使得其可以很好的應(yīng)用在有框的玻璃幕墻上。

1.2玻璃材料的選擇

在玻璃幕墻中，玻璃是最主要的、應(yīng)用量最大的材料，它的節(jié)能程度直接決定著整體玻璃幕墻的節(jié)能性。當(dāng)今應(yīng)用的主要節(jié)能玻璃包括：中空玻璃、帶薄膜型熱反射材料玻璃（Low-E玻璃）、鍍膜玻璃等。

1.2.1中空玻璃介紹

顧名思義，中空玻璃就是玻璃整體中間具有一定的空隙。其由2～3片玻璃疊加組成，玻璃中間采用真空的形式或中間采用惰性氣體填充，可以降低室內(nèi)外的熱量交換，所以可以達(dá)到很好的隔熱和隔聲的性能。這樣可以長(zhǎng)時(shí)間維持室內(nèi)環(huán)境，降低室內(nèi)的能量損耗。但是玻璃幕墻采用的中空玻璃氣體層厚度應(yīng)保持在12～20mm厚，以保持強(qiáng)度及隔熱性。

1.2.2帶薄膜型熱反射材料玻璃介紹

此種玻璃為復(fù)合材料玻璃，其原理為：在具有透明性質(zhì)的PET或PC薄膜上形成具有晶態(tài)組分和界面組分的金屬薄膜，使得此種玻璃具有較高的反射性能、較高的透射率和可選擇性透光的性能。其可見(jiàn)光的透射率可以達(dá)到70％以上，具有隔熱膜片的玻璃可以減少光熱輻射達(dá)到82.5％以上。由于此種玻璃具有很好的節(jié)能效果且構(gòu)造簡(jiǎn)單，可以很好的應(yīng)用在建筑玻璃中。

例如：由KPF建筑設(shè)計(jì)事務(wù)所設(shè)計(jì)的北京中關(guān)村金融中心所采用的就是這種薄膜型熱反射材料的玻璃，在外觀提升建筑品質(zhì)的同時(shí)，可以很好的滿(mǎn)足建筑物功能的需要，并且可以很好的達(dá)到節(jié)能的目的。

1.2.3鍍膜玻璃介紹

鍍膜玻璃即是在普通玻璃表面鍍上不同性質(zhì)的薄膜，使其具有不同的性能。鍍膜玻璃種類(lèi)較多，包括：多功能鍍膜玻璃、低輻射玻璃、太陽(yáng)能熱反射玻璃等。

（1）多功能鍍膜玻璃和低輻射玻璃。此種材料的玻璃具備最小的反射率和最大的光透射率，通俗的講就是將室內(nèi)的能量盡量保留的同時(shí)盡可能的吸收室外的能量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。其可以保留室內(nèi)90％以上的能量，吸收80％以上的室外可見(jiàn)光，所以可以應(yīng)用在具有保暖要求的建筑中。

同時(shí)，此種玻璃對(duì)太陽(yáng)光具有光譜選擇性，可以阻止紫外線(xiàn)進(jìn)入到室內(nèi)，防止由于紫外線(xiàn)的作用使得室內(nèi)的家具、圖片等褪色，其還可以吸收一定的可見(jiàn)光，起到防眩光的作用，因此其可以很好的應(yīng)用在美術(shù)館、實(shí)驗(yàn)室等對(duì)光線(xiàn)要求較嚴(yán)的地方。

（2）太陽(yáng)能熱反射玻璃。其特點(diǎn)在于可以讓可見(jiàn)光通過(guò)而將具有加熱性能的遠(yuǎn)紅外光反射到室外。同時(shí)，玻璃上的隔膜可以將玻璃吸收的熱量隔絕到室外，對(duì)室內(nèi)的溫度起到保護(hù)作用，可以降低因室內(nèi)制冷造成的費(fèi)用。此種玻璃的技術(shù)指標(biāo)為遮陽(yáng)系數(shù)，遮陽(yáng)系數(shù)越低，隔熱性能越好?？筛鶕?jù)不同建筑性能要求選用不同遮陽(yáng)系數(shù)的玻璃來(lái)保證所需要求。

2　在構(gòu)造方面提升玻璃幕墻節(jié)能性能

2.1雙層玻璃幕墻的應(yīng)用

雙層玻璃幕墻是相對(duì)普通的玻璃幕墻而言的，其由內(nèi)外雙層玻璃幕墻組成，內(nèi)層玻璃幕墻采用的是具有明框的幕墻和鋁合金的門(mén)窗，外層幕墻一般采用的是隱框或點(diǎn)式玻璃幕墻，并且采用雙層的圍護(hù)體系，可以綜合性的保證自然采光和節(jié)能的要求，可以很好的滿(mǎn)足幕墻的保溫、隔聲等方面的要求。例如：建造師多米尼克.佩勞設(shè)計(jì)的法國(guó)巴黎的圖書(shū)館，采用的就是雙層玻璃幕墻，可以很好的滿(mǎn)足圖書(shū)館的采光要求，同時(shí)其隔聲性能完全滿(mǎn)足圖書(shū)館靜音的要求。

其結(jié)構(gòu)原理為：在充分的陽(yáng)光照射條件下，內(nèi)外幕墻中的空氣溫度逐漸升高，熱空氣密度稀薄，使得空氣從下至上進(jìn)行流動(dòng)，排出熱空氣，達(dá)到降溫的目的；在室外溫度較低的情況下，通過(guò)關(guān)閉外層幕墻的通風(fēng)口，使得幕墻內(nèi)部的空氣溫度逐漸升高，平衡室內(nèi)外溫差，減少室內(nèi)熱空氣向外流動(dòng)，達(dá)到保溫的目的。建筑具有采暖要求時(shí)，其較傳統(tǒng)的玻璃幕墻節(jié)約42～52％的能源；建筑具有制冷要求時(shí)，其較傳統(tǒng)的玻璃幕墻節(jié)約38～46％的能源。

2.2提高玻璃幕墻的密封性能

（1）玻璃幕墻密封性能方面開(kāi)啟扇是重點(diǎn)部位，應(yīng)采用彈性性能好、耐久性強(qiáng)的密封條進(jìn)行多道密封，保證開(kāi)啟扇的氣密性能；

（2）玻璃的四周方向要用性能良好的密封條或者密封膠密封嚴(yán)，保證玻璃幕墻的氣密性能；

（3）對(duì)于采用模塊化拼裝的玻璃幕墻，在模塊之間應(yīng)采用彈性性能好、耐久性強(qiáng)的密封條進(jìn)行多道密封，并應(yīng)對(duì)各方向的交錯(cuò)縫之間進(jìn)行密封，同時(shí)要確定單元模塊安裝完成后密封條處于壓縮的狀態(tài)，這樣才能確保密封性能。

2.3玻璃幕墻應(yīng)采取必要的遮陽(yáng)措施

遮陽(yáng)措施可以很好的防止陽(yáng)光透過(guò)玻璃直接進(jìn)入室內(nèi)而造成的室內(nèi)溫度過(guò)高，并且可以防止由于陽(yáng)光直射而造成的眩光的出現(xiàn)，遮陽(yáng)的方式是防止陽(yáng)光照射的最有效的措施之一。

遮陽(yáng)的方式一般可以分為以下幾種形式：水平方式遮陽(yáng)、垂直方式遮陽(yáng)、百葉式遮陽(yáng)、擋板式遮陽(yáng)、綜合式遮陽(yáng)等。這些遮陽(yáng)方式可以通過(guò)自動(dòng)化的控制進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)，以便于保證所需陽(yáng)光的進(jìn)入量。對(duì)于不同的建筑可采用不同的遮陽(yáng)方式，也可綜合性的應(yīng)用不同的方式。

例如：由德國(guó)的建筑師紹爾布魯赫以及赫頓設(shè)計(jì)的德國(guó)柏林GSW大口擴(kuò)建工程采用的是雙層玻璃幕墻間層遮陽(yáng)體系。雙層玻璃幕墻外層采用的是8mm厚的鋼化透明的玻璃，這些玻璃全部固定好，內(nèi)層采用的是中空玻璃，具有開(kāi)啟扇。在內(nèi)外層900mm的間距內(nèi)的空氣層安裝了具有紅色、橙色以及粉紅色等多種顏色的懸掛折疊式的穿孔鋁板，作為遮陽(yáng)構(gòu)件的同時(shí)可以豐富建筑立面。

3　通過(guò)控制技術(shù)提升玻璃幕墻節(jié)能性能

控制技術(shù)在玻璃幕墻中的應(yīng)用就使得幕墻具有自動(dòng)化的功能，成為智能型玻璃幕墻。智能型玻璃幕墻的原理在于：在智能建筑中通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)控制相關(guān)的配套設(shè)施，如供暖、制冷、供電、照明等，通過(guò)信息化技術(shù)來(lái)調(diào)解室內(nèi)的空氣、溫度以及光線(xiàn)強(qiáng)度等指標(biāo)，可以節(jié)約建筑內(nèi)的能量損耗，降低建筑物的使用費(fèi)用。

其可以根據(jù)不同環(huán)境的變化，自動(dòng)對(duì)玻璃幕墻的保溫、遮陽(yáng)、通風(fēng)等系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的調(diào)節(jié)以適應(yīng)設(shè)定的要求，在最大程度滿(mǎn)足室內(nèi)環(huán)境要求的同時(shí)可以最大程度的降低建筑能耗。

智能玻璃幕墻的設(shè)計(jì)原則為：充分利用太陽(yáng)能，節(jié)約采暖所需費(fèi)用；盡量的利用自然光從而降低人工照明的用量；盡可能采用自然通風(fēng)的方式來(lái)進(jìn)行室內(nèi)空氣更換，減少能源消耗；充分利用建筑材料的性能進(jìn)行防熱，減少因制冷所需能量；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)功能綜合各功能部件的性能，使得各部件良好配合，提高整體運(yùn)行效率。

4　通過(guò)光電技術(shù)應(yīng)用提升玻璃幕墻節(jié)能性能

光電技術(shù)在建筑中的應(yīng)用不僅可以在一定程度上節(jié)約能量消耗，而且可通過(guò)太陽(yáng)能光電技術(shù)進(jìn)行發(fā)電來(lái)供給建筑的能量消耗，可以從根本上解決玻璃幕墻的能量消耗問(wèn)題。太陽(yáng)能光電系統(tǒng)的應(yīng)用將會(huì)成為建筑發(fā)展的趨勢(shì)。

在建筑中將太陽(yáng)能光電效應(yīng)進(jìn)行有機(jī)融合，應(yīng)用太陽(yáng)能光電效應(yīng)進(jìn)行發(fā)電，來(lái)供應(yīng)照明、采暖、制冷、供電等方面能耗，形成光電一體化的玻璃幕墻。其可以分垂直光電玻璃幕墻、風(fēng)箱式光電玻璃幕墻、鋸齒式光電玻璃幕墻、傾斜式光電玻璃幕墻、結(jié)構(gòu)式光電玻璃幕墻、柔性太陽(yáng)能光電板、獨(dú)立太陽(yáng)能光電立面等形式，根據(jù)不同的環(huán)境及建筑結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用不同形式的光電玻璃幕墻，也可以在同一建筑中綜合應(yīng)用不同形式的光電玻璃幕墻，最終達(dá)到節(jié)能的效果。

5　結(jié)束語(yǔ)

玻璃幕墻在建筑中除了要滿(mǎn)足現(xiàn)代感和藝術(shù)感的同時(shí)，要最大程度的降低能量損耗，達(dá)到建筑節(jié)能的目的。這就要求建筑設(shè)計(jì)師根據(jù)不同條件、不同建筑特征進(jìn)行不同方式的玻璃幕墻節(jié)能設(shè)計(jì)。

[1]王強(qiáng)，黃義龍，曹芹.夏熱冬冷地區(qū)“雙層皮”玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)研究[J].節(jié)能技術(shù)，2014（1）：46～49.

[2]聶玉強(qiáng).國(guó)內(nèi)外建筑節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].建筑科技，2014（6）：31～32.

[3]高甫生，楊慧媛.玻璃幕墻建筑節(jié)能措施探討[J].節(jié)能技術(shù)，2013（1）：33～37.

TU111.4

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1673-0038（2015）29-0109-02

2015-7-4