淺談建筑幕墻節能

陶金山

[摘要]玻璃幕墻因其外觀簡潔、通透、富有現代感，在現代高層建筑中應用非常廣泛。本文作者根據自己多年的工作經驗結合我國建筑節能設計中建筑幕墻的現狀，就玻璃幕墻的節能設計在建筑工程中的應用提出了自己的一些建議和看法，僅供參考。

[關鍵詞]建筑節能；玻璃幕墻；節能設計；節能技術

1、前言

幕墻是一種懸掛在建筑物結構框架上的外圍護構件，它的自重和所受風荷載通過錨接點傳至建筑物結構框架上。幕墻構件之間的接縫和連接用現代建筑技術手法處理，使幕墻形成連續的墻面。玻璃幕墻可以減少傳統混凝土外墻大量的鋼筋、混凝土的使用量，對于減少高耗能建材的使用所達到的節約能源、資源有很大的幫助；但普通玻璃幕墻作為建筑外圍護結構.其保溫、隔熱性能均遠不及傳統墻體，其熱損失是傳統墻體的5-6倍。幕墻的能耗約占整個建筑能耗的40%左右，因此，幕墻節能在我國公共建筑設計節能中占有極其重要的地位。

2、層玻璃幕墻的節能技術

透明幕墻.顧名思義即采用玻璃或其它透明材料的幕墻。主要包括傳統單層的玻璃幕墻和目前在國內外應用了20余年的雙層玻璃幕墻。玻璃幕墻要同時滿足冬季保溫和夏季防熱、隔熱的要求。目前，對其節能的研究主要集中在傳熱過程的研究、傳熱過程與建筑運行模式結合的研究以及全生命周期分析等3個方面。傳統玻璃幕墻是由普通玻璃形成的單層玻璃幕墻。普通玻璃對可見光和長波輻射的反射有限。在夏熱冬冷地區，由于玻璃的通透性，夏日陽光直射到室內，產生溫室效應，造成室內過熱，增加空調能耗。為了解決這樣的問題，通常的做法是：減少玻璃幕墻的使用面積、建筑方位的調整、采用不同形式的遮陽、選擇合理的玻璃幕墻材料及安裝時增強其密封性等。

2.1減少玻璃幕墻的使用面積

玻璃幕墻使用面積的減少，在夏日可降低熱透射量，使室內溫度不至于過高，降低空調的能耗；冬季則可減少熱交換量，從而降低由于玻璃的保溫性能差而造成的熱損失。但是，目前在幕墻的設計使用中，為了追求立面上的效果，減少幕墻的使用面積并不是—個好的選擇。

2.2玻璃幕墻建筑方位的節能設計

建筑方位的設計也是建筑外墻節能設計的要素之一。建筑的朝向應該考慮日照、采光、通風、遮陽等要求。大面積的玻璃幕墻應避免東照西曬，建筑的長向應朝南北向配置。坐北朝南的朝向是我國許多地區的合理朝向，但朝向的選擇是因地域氣候、周圍環境、建筑需求而改變的，不可—概而論。在城市房屋建筑設計中，建筑方位的選擇往往由于城市布局規劃等原因不能按最佳朝向，但可以通過調整建筑布局來獲得相對合理的方位。

2.3選擇合理的玻璃幕墻材料

由于玻璃表面換熱性強、熱透射率高，產生的室內溫度過高，除了減少玻璃幕墻的使用面積和調整幕墻建筑方位的設計外，還可以選擇合理的玻璃幕墻材料。太陽輻射的特點是：可見光波長短（380～780hm），熱量小、紅外線波長（>780nm），熱量大。所以玻璃材料應盡量讓波長短的可見光透射而讓波長長的紅外線輻射熱反射出去，這樣在減少夏季空調負荷的同時又不至于降低采光效率。如采用Low-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃等節能玻璃以減少太陽光透過玻璃的直接輻射。其中，Low-E玻璃，可直接反射遠紅外熱輻射（反射率可達80%～95%），阻擋玻璃吸熱升溫后以輻射形式從膜面向外散熱，同時，可獲得最高80%以上的可見光透過率，同普通玻璃差不多。另外，還可以采用鋁塑復合材料、斷橋隔熱型材等高熱阻材料，其隔熱保溫原理也比較簡單，可使玻璃幕墻結構的傳熱系數大大降低。

2.4玻璃幕墻的遮陽節能技術

玻璃幕墻可以通過選擇合理的玻璃材質來影響太陽光的輻射，但是，裝設遮陽板、遮陽百頁等外遮陽措施遠比改變玻璃材質的效果好。在玻璃幕墻上設置遮陽系統，可以最大限度減少陽光的直接照射，從而避免室內過熱，是炎熱地區建筑防熱的主要措施之一。遮陽措施具有防止太陽輻射、避免產生眩光、改善室內環境氣候等功能，同時也對室內的采光、通風帶來不同層次的影響。但是，如果在玻璃幕墻外做遮陽，則改變了設計的初衷，使建筑失去了光潔的立面效果，而且室外的遮陽構件長期風吹雨打也容易損壞，保養和維護十分困難，因此，大多數傳統的玻璃幕墻不得不采用室內遮陽。目前室內遮陽使用最普遍的就是窗簾，而遮陽效果的好壞就取決于窗簾朝陽面材料的性質。對于—股的布料而言，熱量的吸收反而使室內溫度上升.從而增加了夏季空調的能耗，因此，采用新型、節能的材料就顯得尤為重要。新型的納米材料不僅對紫外線輻射具有很強的反射作用，而且還有特殊的選擇和吸收功能，可將紫外線能量轉換成熱能或其他形式予以釋放或消耗。

3、雙層玻璃幕墻的節能技術

雙層玻璃幕墻是由內、外兩層玻璃幕墻組成，兩層幕墻中間形成—個通道，同時茌外層幕墻設置進風口和出風口。為了使立面通透、視野開闊，內層幕墻—般可采用懸窗結構形式。還有—種方法是設置通風器，通風器可安裝在幕墻的頂部，使其控制方便，通風換氣更自然、柔和，使人感到更加舒適。與傳統玻璃幕墻相比，雙層玻璃幕墻獨特的夾層設計，不僅在提高幕墻的保溫隔熱性能上提供了更多可能，更重要的是，為遮陽構件提供一個犧身之地，使之既能有效遮陽，叉不破壞建筑外觀效果。

（1）雙層玻璃幕墻的節能原理。

（2）在雙層玻璃幕墻間填充不同的氣體。

（3）通過強化通風降溫降低能耗。

4、設置熱緩沖區

熱緩沖區就是在玻璃幕墻和室內之間設置—個空間，例如通常采用的外包陽臺或平臺。這樣的設置，其節能原理與雙層玻璃幕墻類似，不過由于其空間較大，處理好通風的問題，就可以將熱量有效的分流，起到了一定的降溫作用，從而減少室內空調的能耗。由于該空間類似于溫室，可以適當種植花草，成為—個綠色休憩場所。

5、幕墻利用太陽能節能

由于能源緊缺，主動式太陽能建筑節能設計是建筑利用太陽能節能的趨勢所在，而作為建筑立面的幕墻，茌太陽能利用方面有著天然的優勢。目前，隨著科技的進步和新型玻璃材料的產生，為建筑利用太陽能開辟了—條新路。現在國外開始采用一種光電幕墻發電，該幕墻是在玻璃中間設置復合光電池板塊，然后在裝配時將其連接在—起，從而形成—套發電系統。這套發電系統再通過一足的儲存設備將電電能轉化為可以直接使用的電源。茌烈日炎炎的夏天，利用太陽能產生的電源就可以在局部范圍內滿足照明用電等需求。

結語：

玻璃幕墻的節能效果與幕墻設計有密切關系，傳統單層玻璃幕墻可以采用減少玻璃幕墻的使用面積、建筑方位的調整、采用不同形式的遮陽、選擇合理的玻璃幕墻材料及安裝時增強其密封眭等方法來減少能耗。雙層玻璃幕墻，其主要的節能措施是改變兩層玻璃幕墻間空氣的導熱性能以及加強其流通。熱緩沖區的設置不僅有利于減少室內空調的能耗，而且可以成為—個綠色的休憩場所。主動式太陽能節能是建筑幕墻節能設計趨勢所在.其中光電幕墻就是利用太陽能發電綜合節能良好范例。