建筑玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)探討

段濤

（中國新興建設(shè)開發(fā)總公司，北京100039）

建筑玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)探討

段濤

（中國新興建設(shè)開發(fā)總公司，北京100039）

為了改善城市空氣質(zhì)量，國家大力倡導(dǎo)節(jié)能環(huán)保理念。建筑行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)支柱型產(chǎn)業(yè)，在節(jié)能環(huán)保方面也要加大整改力度。如今越來越多的建筑行業(yè)都選擇節(jié)能環(huán)保的建筑材料，其中玻璃幕墻就是一種既美觀又環(huán)保的新型材料，近幾年在建筑行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，促進(jìn)了現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展，為國家環(huán)保事業(yè)做出了巨大貢獻(xiàn)。

建筑；玻璃幕墻；節(jié)能技術(shù)

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.021

1 引言

改革開放以來，我們國家的經(jīng)濟(jì)得到了迅猛發(fā)展，各行各業(yè)包括建筑行業(yè)也得到很大的發(fā)展?，F(xiàn)在從事建筑的業(yè)主、設(shè)計(jì)師等相關(guān)人員的觀念也隨之轉(zhuǎn)變，以前建筑受到經(jīng)濟(jì)發(fā)展制約，只是注重建筑的基本功能，現(xiàn)在節(jié)能、綠色、環(huán)保的理念越來越受到重視。建筑行業(yè)的節(jié)能、環(huán)保主要體現(xiàn)在建筑材料選擇方面，因此，玻璃、鋁材等新型節(jié)能材料在建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。在建筑施工時(shí)使用玻璃幕墻可以節(jié)能，是一項(xiàng)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)。

2 玻璃幕墻的節(jié)能原理

傳統(tǒng)的建筑外墻大多是混凝土或者黏土磚，施工材料不僅量大，而且不能有效地保證熱量的散失和保留，對居住者而言沒有舒適度的保證，同時(shí)也起不到節(jié)能環(huán)保的效果。而新型的玻璃幕墻不僅設(shè)計(jì)美觀，材料用量少，造價(jià)低，而且能夠充分地利用熱量，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的良好效果。

玻璃幕墻之所以能夠成為節(jié)能環(huán)保的建筑材料，其節(jié)能原理如下：

（1）玻璃幕墻是透明的墻體，陽光透過玻璃可以通過輻射、對流以及傳導(dǎo)三種形式進(jìn)行熱量的傳遞，這樣建筑物就可以充分利用太陽能；

（2）除了以上3種傳熱方式，太陽能還可以通過直射的形式進(jìn)入建筑物，從而使建筑物得到充分的太陽能。對于玻璃幕墻的節(jié)能效果是否達(dá)標(biāo)，我們可以通過測試單位面積、單位溫差以及單位溫差內(nèi)熱量傳遞的焦耳量來判斷，熱量傳遞的焦耳數(shù)與熱量損耗成正比，即能耗損失越大熱量傳遞就越大，這種情況下玻璃幕墻就沒有達(dá)到節(jié)能的效果；反之，玻璃幕墻就具有良好的節(jié)能效果。

（3）對玻璃幕墻節(jié)能效果的檢測還可以通過確定遮蔽系數(shù)來判斷，遮蔽系數(shù)越小證明節(jié)能效果越好。

因?yàn)椋诒蜗禂?shù)越小證明陽光照射到房間的時(shí)候，玻璃所吸收的熱量越小，就會有大部分的熱量都傳遞給了房間，增加了房間對熱量的利用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。

3 玻璃幕墻的節(jié)能技術(shù)分析

玻璃幕墻大多數(shù)都是由玻璃和鋁合金組合而成的，在陽光照射房間時(shí)玻璃和鋁合金會吸收一部分熱量，剩余的熱量傳遞到房間內(nèi)。然而我們知道玻璃和鋁合金的傳熱系數(shù)都比較高，同時(shí)熱透率也比較大，所以我們必須通過控制玻璃和鋁合金吸收的熱量，也就是在熱量通過輻射、對流以及傳導(dǎo)方式經(jīng)過玻璃和鋁合金時(shí)盡量減少損失熱量，這樣被房間吸收的熱量就會增加，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

3.1 玻璃部分的節(jié)能技術(shù)

玻璃是玻璃幕墻的主要材料，同時(shí)也是吸收太陽能的良好導(dǎo)體。所以，要想實(shí)現(xiàn)玻璃幕墻的節(jié)能，必須首先控制好玻璃部分的熱量傳遞。

3.1.1 選擇節(jié)能型玻璃

當(dāng)前，我國玻璃幕墻所選用的玻璃類型多種多樣，不同類型的玻璃在節(jié)能效果上也不盡相同。所以，在建筑施工選擇玻璃幕墻時(shí)，首先要選擇節(jié)能型的玻璃，其次根據(jù)建筑物的設(shè)計(jì)與實(shí)際功能選擇合適的玻璃類型。

3.1.2 選擇傳熱系數(shù)低的玻璃

對于一些公共建筑來說，玻璃幕墻就是建筑的外衣，其中玻璃占據(jù)建筑立面面積的大部分，玻璃直接參與熱交換，因此，建筑是否節(jié)能，玻璃材料的選擇成為建筑節(jié)能的關(guān)鍵。普通透明玻璃，它的導(dǎo)熱系數(shù)（K值）偏高，對太陽輻射和遠(yuǎn)紅外熱輻射也沒有有效限制，因此用在建筑立面時(shí)候，夏季進(jìn)入室內(nèi)的熱量越多，冬季室內(nèi)散失的熱量也越多。為阻擋太陽熱輻射，必須對玻璃進(jìn)行一定的處理。在玻璃上添加可以吸熱物質(zhì)，制成熱反射玻璃、Low-E玻璃等。玻璃鍍膜后大大改善了阻擋太陽熱輻射的性能，為防止鍍膜層暴露在空氣中，時(shí)間長了會出現(xiàn)一些顏色、功能上的損害，一般放在中空層里面。吸熱玻璃把陽光的熱量吸收在玻璃上，從而起到隔熱的效果，但同時(shí)透光率下降，這樣就相互矛盾。熱反射玻璃反射太陽能，因而不太適合寒冷地區(qū)。低輻射鍍膜玻璃是在上世紀(jì)末期發(fā)展起來的新型玻璃，其輻射率最低可以降至0.05，是普通玻璃的十分之一左右，提高了節(jié)能效果。而遮陽型透明Low-E玻璃采用獨(dú)特的鍍膜技術(shù)制作而成，除本身具有低輻射性能外，它還具有控制陽光的性能。

一般來說，單片吸熱玻璃或熱反射玻璃、Low-E玻璃有一定的節(jié)能作用，但效果是有限的。現(xiàn)在玻璃原片進(jìn)行深加工處理，玻璃鋼化后，用兩片或多片玻璃進(jìn)行中空合片、夾膠合片、中空夾膠合片組合玻璃應(yīng)用相當(dāng)廣泛。對于中空玻璃，外片玻璃一般采用吸熱玻璃、熱反射玻璃、吸熱的Low-E玻璃,內(nèi)片采用透明玻璃、Low-E玻璃等。這樣，外片玻璃吸收絕大部分太陽輻射熱，而空氣層將外片玻璃的熱輻射阻擋在外面，大大降低了對室內(nèi)產(chǎn)生二次輻射傳熱。中空玻璃能有效地阻止溫差傳熱，也能降低太陽輻射。南、北方的溫差傳熱和保溫有很大差異。在北方，冬季寒冷，白天盡量讓減少玻璃對太陽短波輻射的阻擋，讓熱量盡可能地傳遞到室內(nèi)。在南方，夏季太陽直射強(qiáng)室外高溫，中空玻璃首先要反射太陽短波輻射或吸收，再利用中空玻璃的中空層隔絕溫差傳熱和長波輻射，而使得室內(nèi)空調(diào)等設(shè)備能耗降低。中空玻璃的隔熱性能主要因其中空層氣體處于一個封閉的空間，氣體不產(chǎn)生對流，而且空氣的導(dǎo)熱系數(shù)比玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)低得多，大約不到玻璃的1/27，中空玻璃四邊的密封膠導(dǎo)熱，對流和傳導(dǎo)在中空玻璃的能量傳遞中占的比例較小。中空玻璃的隔熱性能提高，也可以調(diào)節(jié)中空層的厚度或改變中空層中氣體的介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)，但中空層不宜過大，合理的間隙是9～12mm；中空層介質(zhì)可以選擇一些惰性氣體如氬氣、氮?dú)饣蛘婵眨@樣就大大降低了中空玻璃的傳熱系數(shù)，能達(dá)到1.26～2.0W/(m2·K)。需要注意的是，各種中空玻璃有著不同的節(jié)能效果，選用時(shí)，根據(jù)建筑物的整體需求和能耗要求，合理選擇不同部位的玻璃配置，綜合考慮質(zhì)量、功能要求、裝飾效果、經(jīng)濟(jì)性等?，F(xiàn)階段雙層Low-E鍍膜玻璃，甚至3層Low-E鍍膜玻璃也開始在建筑玻璃幕墻中應(yīng)用。

3.2 鋁合金部分的節(jié)能技術(shù)

玻璃幕墻中除了玻璃是主要的熱導(dǎo)體外，鋁合金也是吸收熱能的重要通道。所以說，控制鋁合金吸收熱量也是實(shí)現(xiàn)玻璃幕墻節(jié)能的重要措施。要控制鋁合金吸收熱量就要采取措施阻隔熱量的傳遞，因此，在選擇鋁合金材料時(shí)盡量選擇隔熱性能強(qiáng)的節(jié)能型鋁合金。經(jīng)驗(yàn)表明，鋁的導(dǎo)熱性是極強(qiáng)的，因此，明框玻璃幕墻在用鋁合金作為幕墻龍骨的時(shí)候，室內(nèi)外溫度會快速交換，在冬季或者夏季，這種快速交換就會造成極大的能耗。要想提高鋁合金的隔熱性能就要降低其熱導(dǎo)率?，F(xiàn)在玻璃幕墻設(shè)計(jì)中大多選擇斷橋隔熱鋁合金型材，隔熱條是鋁合金材料重要的組成部分，對于鋁合金的熱量吸收具有直接的影響作用。隔熱條的作用是阻隔熱量的傳遞，目前，在隔熱條的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了一種新型的隔熱斷橋技術(shù)，它是利用聚酞胺尼龍為材料將鋁合金分成2個部分，使鋁合金內(nèi)部產(chǎn)生一個連續(xù)的隔熱區(qū)域，有效阻隔熱量的傳遞，達(dá)到較高水平的節(jié)能。斷橋鋁型材不僅熱傳導(dǎo)的通道被堵，同時(shí)被阻隔的還有聲音。這種斷橋鋁材料節(jié)能效果非常高，因此在很多對節(jié)能水平要求高的建筑中得到廣泛的應(yīng)用。

3.3 玻璃幕墻設(shè)計(jì)方面的節(jié)能

雖然玻璃幕墻是一種節(jié)能型建筑材料，但是在建筑設(shè)計(jì)中要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)才能使其達(dá)到良好的節(jié)能效果。在建筑設(shè)計(jì)中影響玻璃幕墻節(jié)能效果的因素有：建筑的朝向、建筑面積、建筑高度等，因此，建筑設(shè)計(jì)師必須綜合多方面的因素才能對建筑幕墻進(jìn)行設(shè)計(jì)，進(jìn)而達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能效果。首先，建筑物的朝向是影響玻璃幕墻設(shè)計(jì)的直接因素。因?yàn)樘栞椛淇梢酝ㄟ^玻璃幕墻而進(jìn)入房間，建筑物朝向的不同，導(dǎo)致了房間吸收熱量的不同。在我國房屋通常都是坐北朝南，朝南的一側(cè)可以吸收到充足的陽光，所以玻璃幕墻設(shè)計(jì)的最佳位置是朝南，盡量避免朝西或者朝東，阻礙房間對熱量的吸收。另外，玻璃幕墻可能會造成反射，所以最好不要面朝居民樓，影響居民的正常生活，造成光污染的現(xiàn)象。最近幾年，在一些大型公共建筑中，設(shè)計(jì)師采用雙層呼吸式玻璃幕墻的設(shè)計(jì)，顧名思義，雙層玻璃幕墻由內(nèi)、外兩層玻璃幕墻組成，內(nèi)外幕墻之間形成一個500～1000mm相對封閉的通風(fēng)間層，空氣從外層幕墻下部的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，從上部的排風(fēng)口排出，調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。在寒冷地區(qū)，經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)，呼吸式內(nèi)、外循環(huán)雙層玻璃幕墻均可采用，在建筑成本允許的情況下，合理應(yīng)用雙層玻璃幕墻時(shí)，它與同類建筑的標(biāo)準(zhǔn)能耗相比，可以達(dá)到節(jié)能率50%左右。

4 建筑工程施工中的玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)

在玻璃幕墻施工階段，對各種不同金屬材料、構(gòu)配件連接處添加柔性墊片或絕緣墊片，防止電化腐蝕和熱量傳遞。結(jié)構(gòu)膠施工要規(guī)范，必須在溫度和濕度相對穩(wěn)定的車間施工，耐候密封膠施工前要清潔玻璃，雨天、夜晚、低溫、大風(fēng)天氣等環(huán)境下禁止打膠作業(yè)，在接縫內(nèi)打耐候膠應(yīng)兩對面私結(jié)，不允許三面私結(jié)。幕墻與各層樓板、隔墻以及收邊收口出需用封堵巖棉（礦棉）應(yīng)填充密實(shí)，不僅防火，還能有效提高隔熱保溫性能，幕墻玻璃周邊及建筑物內(nèi)、外裝飾間所留縫隙，要采用柔性材料嵌填密封，上、下橫梁及邊立柱與主體結(jié)構(gòu)間空隙處宜用發(fā)泡劑或保溫棉填充后再做裝飾處理。

5 結(jié)語

伴隨我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高，居民對于生活品質(zhì)的要求也越來越高。玻璃幕墻的出現(xiàn)不僅對于節(jié)能環(huán)保有重要的現(xiàn)實(shí)意義，而且也提高了居民的生活品質(zhì)，對于居民的身心健康都是有積極作用的。因此，相關(guān)工作人員還要不斷地開拓創(chuàng)新，在此基礎(chǔ)上研究更加節(jié)能環(huán)保的建筑材料，促進(jìn)建筑行業(yè)健康、持續(xù)、穩(wěn)定地發(fā)展。

【1】翁啟奮.建筑玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)探討[J].福建建材，2012（9）：86-87.

【2】曾連杰.建筑玻璃幕墻的節(jié)能技術(shù)探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（18）：75.

【3】宋哲.建筑玻璃幕墻的節(jié)能技術(shù)探討[J].門窗，2015（9）：16.

Discussion on Building Glass Curtain Wall Energy Saving Technology

DUANTao
（ChinaXinxingConstructionandDevelopmentGeneralCorporation,Beijing100039,China）

Inordertoimproveurbanairquality,thestateadvocatesthe concept ofenergyconservation and environmental protection .Construction industryis a pillar of national economy,but in terms of energy conservation and environmental protection also have to take efforts to intensify the rectification.Nowmore and more construction industry choose the energy conservation and environmental protection buildingmaterials,as a environment-friendly and beautiful new material, glasscurtainwall iswidelyused in the construction industryin recent years, promoted the development of themodern construction industry, andmade agreatcontributiontoenvironmentalprotectioncareerforthecountry.

building;glasscurtainwall;energysavingtechnology

TU5

A

1007-9467（2016）07-0034-02

2016-6-12

段濤（1978～），男，廣東深圳人，從事幕墻設(shè)計(jì)施工研究，（電子信箱）827564134@qq.com。