建筑玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計研究

【摘 要】玻璃幕墻是現(xiàn)代建筑較多采用的外圍護結(jié)構(gòu)之一，研究玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計對建筑節(jié)能工作的開展有重要意義。玻璃幕墻越來越多地被應(yīng)用于建筑外立面，而大面積玻璃幕墻在提供良好采光的同時卻又帶來了采暖與制冷能耗高的隱患，其節(jié)能問題已經(jīng)成為建筑行業(yè)能否可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它是建筑能耗的一個薄弱環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】建筑；玻璃幕墻；節(jié)能設(shè)計

0.前言

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，玻璃幕墻在建筑上的應(yīng)用越來越多，在一些公共建筑特別是高層辦公樓中，玻璃幕墻幾乎成了建筑立面的代言。建筑節(jié)能是當(dāng)前我國建筑界關(guān)注的重點問題之一，而玻璃幕墻的保溫隔熱性能較差，與傳統(tǒng)墻體相比差距很大，其熱損失是傳統(tǒng)墻體的6～7倍，玻璃幕墻成了制約此類建筑節(jié)能的瓶頸。因此，對玻璃幕墻進行節(jié)能設(shè)計具有重要意義。

1.節(jié)能型玻璃幕墻的設(shè)計原則

建筑幕墻的節(jié)能是在對建筑周邊的自然環(huán)境，如光線、溫度、風(fēng)壓、氣候狀況等充分分析和了解的基礎(chǔ)上，針對建筑本身的朝向、高度、室內(nèi)功能等特點，通過有效地系統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)品對室內(nèi)環(huán)境起到適應(yīng)和調(diào)整的過程。這個過程需要綜合多種因素考慮，需要處理多種關(guān)系，如隔熱和得熱、采光和遮陽、通風(fēng)和熱交換的關(guān)系，氣密性、水密和傳熱、隔聲的關(guān)系等等。這個過程不應(yīng)僅僅依據(jù)于單一的狀態(tài)指標，如傳統(tǒng)的傳熱系數(shù)K值就能夠說明和解決的。因此，節(jié)能玻璃幕墻的設(shè)計應(yīng)遵循如下原則：（1）科學(xué)性：需綜合、全面權(quán)衡各因素，充分考慮其功能、性能等諸多方面，合理選型（幕墻的型式和窗墻面積比）、選材和構(gòu)造。幕墻的傳熱系數(shù)由建筑物的外形和所處地區(qū)的氣候條件、型材的傳熱系數(shù)和玻璃的傳熱系數(shù)等綜合確定。（2）適用性：結(jié)合環(huán)境因素與項目的具體情況，參照標準規(guī)定與方要求，認真落實國家有關(guān)節(jié)能政策， 同時要處理好建筑低能耗與高舒適度的關(guān)系。（3）經(jīng)濟性：建筑玻璃幕墻只是建筑圍護結(jié)構(gòu)的一部分，只是建筑節(jié)能的一個方面，節(jié)能的考慮需全盤考慮，只有達到節(jié)能與經(jīng)濟的統(tǒng)一才能體現(xiàn)節(jié)能的作用與價值。（4）進行幕墻熱工設(shè)計時，必須對其復(fù)雜的傳熱過程和傳熱方式進行分析和研究。

2.選擇新型節(jié)能玻璃材料

2.1熱反射鍍膜玻璃

熱反射鍍膜玻璃又稱陽光控制鍍膜玻璃，是指具有反射太陽能作用的鍍膜玻璃。其最大特點是利用鍍膜能透過可見光，而把起加熱用的遠紅外光反射到室外，同時玻璃材料吸收的太陽熱能被鍍膜所隔離，使熱主要散發(fā)到室外一側(cè)，盡可能地減少太陽的熱作用。

2.2低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃

低輻射玻璃、多功能鍍膜玻璃又稱保溫鍍膜玻璃，這類材料的特性是對可見光高通透，對紅外線輻射高反射，特別是對遠紅外輻射有極高的反射率，可讓80%的可見光進入室內(nèi)，同時又能將90%以上的室內(nèi)物體所輻射的長波保留在室內(nèi)，透明性很好，廣泛用于美術(shù)館以及科學(xué)實驗樓等。

2.3薄膜型熱反射材料貼膜玻璃

薄膜型熱反射材料是一種新型功能復(fù)合材料，它不僅能反射較寬頻帶的紅外線，還具有較高的可見光透射率。由于在透明的PET、PC薄膜上形成晶態(tài)組分和界面組分的金屬膜，因而薄膜型熱反射材料貼膜玻璃具有高反射率、高透射率和選擇性透光特性。該玻璃在建筑上有極為廣泛的應(yīng)用前景，是一種良好的節(jié)能材料。

2.4中空玻璃

現(xiàn)今中空玻璃的大幅度發(fā)展的主要原因是聚硫膠的出現(xiàn)和在中空玻璃中的廣泛應(yīng)用。中空玻璃是通過在兩層平板玻璃中間利用間隔框架隔開，周邊密封，充入干燥空氣并填入少量干燥劑保持空氣干燥而制得的。

3.玻璃幕墻的耗能及其節(jié)能措施

3.1玻璃節(jié)能評價的主要參數(shù)

自然界中熱量的傳遞通常有三種形式：對流、輻射和傳導(dǎo)。由于玻璃是透明材料，通過玻璃的傳熱除上述三種形式外還有太陽能量以光輻射形式的直接透過。衡量通過玻璃進行能量傳播的參數(shù)有玻璃的傳熱系數(shù)K值、太陽能透過率、遮蔽系數(shù)、相對熱增益等。（1）K值是用來表征在一定條件下熱量通過玻璃在單位面積、單位溫差（通常指室內(nèi)溫度與室外溫度之差一般 1℃或1K）、單位時間內(nèi)所傳遞焦耳數(shù)， 它的單位通常是W/m2。K。K值是玻璃的傳導(dǎo)熱、對流熱和輻射熱的函數(shù)， 它是這三種傳熱方式的綜合體現(xiàn)。玻璃的K值越大，通過玻璃的能量損失就越多，越不利于節(jié)能。（2）太陽能參數(shù)透過玻璃傳遞的太陽能其實有兩部分，一是太陽光直接透過玻璃而通過的能量；二是太陽光在通過玻璃時一部分能量被玻璃吸收轉(zhuǎn)化為熱能，該熱能中的一部分又進入室內(nèi)。（3）遮蔽系數(shù) 相同條件下，太陽輻射能量透過某玻璃組件的量與透過3mm厚普通透明平板玻璃的量之比就是該玻璃組件的遮蔽系數(shù)，用SC表示。遮蔽系數(shù)越小，阻擋陽光直接輻射的性能越好。

3.2幕墻密封材料

（1）橡膠密封膠條 減少幕墻玻璃板與框架之間間隙可采用隱框玻璃幕墻。減少明框玻璃幕墻玻璃與玻璃框的間隙，可在內(nèi)外兩側(cè)均采用橡膠密封膠條，依靠膠條自身的彈性在槽內(nèi)起密封作用。密封膠條與玻璃接觸的一側(cè)設(shè)計成波浪型，能有效地阻止空氣滲漏。要求膠條具有耐紫外線、耐老化、耐永久變形，耐污染等特征。（2）硅酮耐候膠硅酮耐候膠，又稱為硅酮耐候密封膠。主要用于各類幕墻表面的密封嵌縫。具有優(yōu)良的耐水性和耐候性，耐紫外線照射， 且在低溫時彈性好，高溫時不流淌，耐污染和低透氣率等特征。

3.3玻璃幕墻的遮陽

玻璃幕墻遮陽的必要性：玻璃幕墻是現(xiàn)代建筑較多采用的外圍護結(jié)構(gòu)，是建筑物熱交換、熱傳導(dǎo)最活躍、最敏感的部位，是傳統(tǒng)墻體失熱損失的5-6倍，單層玻璃幕墻的能耗約占整個建筑能耗的40%左右。在國內(nèi)，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，建筑節(jié)能是中國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的迫切需要，建設(shè)單位和設(shè)計單位的節(jié)能環(huán)保意識也不斷提高，對玻璃幕墻的節(jié)能要求也不斷的提高，現(xiàn)階段提高玻璃幕墻隔熱保溫性能的主要措施有：（1）采用Low-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃等玻璃處理技術(shù)以減少太陽透過玻璃的直接輻射。（2）采用鋁塑復(fù)合材料、斷熱鋁型材等高熱阻材料。以上隔熱保溫措施原理比較簡單，使玻璃幕墻結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)大大降低。這些節(jié)能措施在建筑現(xiàn)階段已應(yīng)用較廣。雖然玻璃幕墻建筑采用遮陽措施能達到更好的隔熱節(jié)能作用，但在國內(nèi)，現(xiàn)階段各方對此重視不夠。一棟設(shè)計不良的全為玻璃幕墻建筑的全年空調(diào)耗電量，可能是一般混凝土外墻大樓的四倍。故玻璃幕墻建筑的節(jié)能比其他建筑產(chǎn)品節(jié)能更為重要。所以玻璃幕墻的遮陽技術(shù)也是建筑物是節(jié)約能源最有潛力的工具。

4.結(jié)語

玻璃幕墻的節(jié)能設(shè)計要遵循科學(xué)性、適用性、經(jīng)濟性和安全性的原則，從材料節(jié)能、構(gòu)造節(jié)能、輔助措施節(jié)能三個方面統(tǒng)籌考慮，選擇合適的節(jié)能玻璃、節(jié)能型材，采用適宜的節(jié)能構(gòu)造做法，輔以適當(dāng)?shù)妮o助節(jié)能措施，使建筑玻璃幕墻在滿足功能和美感的同時解決高能耗問題。

【參考文獻】

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