張乃錨

淺談建筑玻璃幕墻節(jié)能技術(shù)

張乃錨

建筑外圍護結(jié)構(gòu)中的玻璃幕墻使得墻體和門窗很好的結(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)勢的同時，帶來了高耗能的劣勢。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，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)計師的青睞。但一般的玻璃幕墻的熱工性能不是很好，對建筑的內(nèi)部環(huán)境有較大影響，同時能耗較大，浪費資源，因此對玻璃幕墻節(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窗框或窗扇型材造成的熱量損失。斷熱型材具有的特點包括：強度高、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，所以可以達到很好的隔熱和隔聲的性能。這樣可以長時間維持室內(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。其可見光的透射率可以達到70％以上，具有隔熱膜片的玻璃可以減少光熱輻射達到82.5％以上。由于此種玻璃具有很好的節(jié)能效果且構(gòu)造簡單，可以很好的應(yīng)用在建筑玻璃中。

例如：由KPF建筑設(shè)計事務(wù)所設(shè)計的北京中關(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，可以很好的滿足建筑物功能的需要，并且可以很好的達到節(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。鍍膜玻璃種類較多，包括：多功能鍍膜玻璃、低輻射玻璃、太陽能熱反射玻璃等。

（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盡可能的吸收室外的能量，進而達到節(jié)能的目的。其可以保留室內(nèi)90％以上的能量，吸收80％以上的室外可見光，所以可以應(yīng)用在具有保暖要求的建筑中。

同時，此種玻璃對太陽光具有光譜選擇性，可以阻止紫外線進入到室內(nèi)，防止由于紫外線的作用使得室內(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、實驗室等對光線要求較嚴(yán)的地方。

（2）太陽能熱反射玻璃。其特點在于可以讓可見光通過而將具有加熱性能的遠紅外光反射到室外。同時，玻璃上的隔膜可以將玻璃吸收的熱量隔絕到室外，對室內(nèi)的溫度起到保護作用，可以降低因室內(nèi)制冷造成的費用。此種玻璃的技術(shù)指標(biāo)為遮陽系數(shù)，遮陽系數(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系數(shù)的玻璃來保證所需要求。

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窗，外層幕墻一般采用的是隱框或點式玻璃幕墻，并且采用雙層的圍護體系，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)計的法國巴黎的圖書館，采用的就是雙層玻璃幕墻，可以很好的滿足圖書館的采光要求，同時其隔聲性能完全滿足圖書館靜音的要求。

其結(jié)構(gòu)原理為：在充分的陽光照射條件下，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行流動，排出熱空氣，達到降溫的目的；在室外溫度較低的情況下，通過關(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，達到保溫的目的。建筑具有采暖要求時，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，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啟扇是重點部位，應(yīng)采用彈性性能好、耐久性強的密封條進行多道密封，保證開啟扇的氣密性能；

（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、耐久性強的密封條進行多道密封，并應(yīng)對各方向的交錯縫之間進行密封，同時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)采取必要的遮陽措施

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

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

例如：由德國的建筑師紹爾布魯赫以及赫頓設(shè)計的德國柏林GSW大口擴建工程采用的是雙層玻璃幕墻間層遮陽體系。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，作為遮陽構(gòu)件的同時可以豐富建筑立面。

3　通過控制技術(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：在智能建筑中通過自動化技術(shù)控制相關(guān)的配套設(shè)施，如供暖、制冷、供電、照明等，通過信息化技術(shù)來調(diào)解室內(nèi)的空氣、溫度以及光線強度等指標(biāo)，可以節(jié)約建筑內(nèi)的能量損耗，降低建筑物的使用費用。

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

智能玻璃幕墻的設(shè)計原則為：充分利用太陽能，節(jié)約采暖所需費用；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)的方式來進行室內(nèi)空氣更換，減少能源消耗；充分利用建筑材料的性能進行防熱，減少因制冷所需能量；通過網(wǎng)絡(luò)功能綜合各功能部件的性能，使得各部件良好配合，提高整體運行效率。

4　通過光電技術(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，而且可通過太陽能光電技術(shù)進行發(fā)電來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題。太陽能光電系統(tǒng)的應(yīng)用將會成為建筑發(fā)展的趨勢。

在建筑中將太陽能光電效應(yīng)進行有機融合，應(yīng)用太陽能光電效應(yīng)進行發(fā)電，來供應(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、柔性太陽能光電板、獨立太陽能光電立面等形式，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，最終達到節(jié)能的效果。

5　結(jié)束語

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

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

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TU111.4

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1673-0038（2015）29-0109-02

2015-7-4