現代建筑新型玻璃幕墻的應用探討

【摘 要】可持續發展是當代世界的重要理念，綠色建筑越來越受到人們的關注。玻璃幕墻雖在熱工性能上與普通窗戶相比有很大改進，但它仍是建筑能耗的一個薄弱環節。玻璃幕墻生態技術的發展意義重大。本文結合實際的案例，分析了玻璃幕墻的技術性能。

【關鍵詞】現代建筑；玻璃幕墻；技術性能；應用

玻璃幕墻作為傳統的幕墻材料在國內市場上已被廣泛地應用，我國對綠色建筑要求的日益提高，為環保節能的新型玻璃幕墻材料使用提供了廣闊的市場。據不完全統計，我國建筑幕墻年生產量達5000多萬平方米，我國已經成為世界第一大幕墻生產國和使用國。本文通過對玻璃幕墻的各種新型構造的技術性能分析，探討了玻璃幕墻在節能方面的實際運用。

1 玻璃幕墻的技術性能分析

可持續發展是當代世界的重要理念，綠色建筑越來越受到人們的關注。玻璃幕墻雖在熱工性能上與普通窗戶相比有很大改進，但它仍是建筑能耗的一個薄弱環節。玻璃幕墻生態技術的發展意義重大。從構成要素和構成方式來說，玻璃幕墻生態技術的發展包括三個方向：材料技術、構造技術、控制技術。

1.1 材料技術

1.1.1 玻璃材料

低輻射（比Low-E）玻璃夏季可以反射陽光中的紅外線，可以節省空調費用；冬季能使室內的熱量重新反射回室內，減少熱量流失。低輻射（比Low-E）玻璃現在已經在國內外得以廣泛運用。

電致變色玻璃由玻璃、電致變色介質、電解質及透明電極等部分組成，在玻璃的兩個表面之間施加正、反向電場或者是在施加電場和不施加電場時呈現不同透光性，使室內的采光達到自由控制。

光致變色玻璃可以根據太陽光的強度自動調節透光率，在光線強的時候顏色變深降低透光率，而當光線較弱時又完全恢復透明的狀態，達到最大透光率。

人們還通過印刷技術在玻璃表面印刷特定的圖案，既可以保證玻璃安裝后房間的私密性，又可以同遮陽裝置一樣阻擋過強的陽光，還可以表達特定的文化涵義。

1.1.2 斷熱型材

斷熱型材是在內外兩種高導熱性的金屬框料之間插入低導熱性的隔離物形成有效斷熱層，阻斷通過門窗框或窗扇型材散失熱量的途徑。

斷熱型材結構合理、結合牢固、強度高、剛性好、熱阻大，而且具有優良的隔聲節能性能、抗風性能和氣密水密性能。

斷熱型材早期用于門宙，多用于平開宙，后來逐漸用于有框玻璃幕墻，不適用于隱框玻璃幕墻 。

1.2 構造技術

1.2.1 遮陽裝置

建筑遮陽的目的在于阻斷直射陽光透過玻璃進入室內，防止陽光過分照射和加熱建筑圍護結構，防止直射陽光造成強烈眩光。玻璃幕墻的各種節能措施中，遮陽技術可能是節約能源最有潛力和最為方便的構造手段。

良好的遮陽設計不僅有利于節能，而且是幕墻構成的有機組成和塑造建筑美感的重要元素。遮陽構件多種多樣，對于側窗部分來說，有平板遮陽、水平遮陽、垂直遮陽和格柵式遮陽等。對于屋頂天窗和玻璃頂來說，布幔和格柵能夠充分發揮遮陽作用。

1.2.2 通風幕墻

通風式幕墻由內外兩層玻璃幕墻組成，或稱為雙層幕墻、可呼吸式幕墻、熱通道幕墻等。與傳統幕墻相比，它的最大特點是兩層幕墻之間有一個通風換氣層，由于換氣層中空氣的流動循環，使內層幕墻的溫度接近室內溫度。

通風式幕墻采用煙囪效應原理，從功能上解決節能問題。由于換氣層的作用，它比單層幕墻節能約50％；通風式幕墻外層玻璃可以選用無色透明玻璃或低反射玻璃，還可以最大限度地減少玻璃反射帶來的光污染；通風式幕墻的隔音性能良好，可以保持室內擁有一個清靜的環境；不論天氣好壞都無需開窗，換氣層就可直接將自然空氣傳至室內，為室內提供新鮮空氣，提高室內的舒適度，降低空調設備帶來的種種弊端。

1.3 智能控制技術

人們還把通風式幕墻與電子計算機系統結合在一起，發展了智能幕墻。采用智能幕墻系統的建筑其能耗只相當于傳統幕墻的30％。

智能幕墻是通風式幕墻的延伸，通過計算機系統有效地調節室內空氣、溫度和光線，節約建筑物使用過程的能源消耗。智能玻璃幕墻包括玻璃幕墻、通風系統、空調系統、環境監測系統、樓宇自動控制系統。

同傳統幕墻和熱通道幕墻相比，除了玻璃及支撐結構外，更重要的是建筑內部分環境控制和建筑職務系統。

智能幕墻的關鍵在智能控制系統，是從功能要求到控制模式，從信息采集到執行指令傳動機構的全過程控制系統，它涉及到氣侯、溫度、濕度、空氣新鮮度、照度的測量，取暖、通風空調遮陽等機構運行狀態信息采集及控制，電力系統的配置及控制，樓宇計算機控制等多方面因素，是一套較為復雜的系統工程。

2 玻璃幕墻節能應用的實際案例

某工程建筑面積為7400m2，呈圓形結構。建筑物地上五層，地下一層。其中，一、二層為金融辦公和對外服務用房；三層為階梯型會議室和展廳；四層、五層均為開敞式辦公室；地下室為停車場和設備用房。規劃之初，本建筑確定為玻璃幕墻形式，以和周圍環境協調一致。

本建筑外圍護結構采用呼吸式玻璃幕墻，外層為12mm鋼化玻璃，內層為8-12-8mm中空充氬氣溫屏玻璃，溫屏玻璃性能參數分別為：傳熱系數為1.4W/m2.oC；可見光反射比為16%；可見光透射比為68％；太陽光反射比為27％；太陽光透射比為39％；遮陽系數為57％。鋼化玻璃和溫屏玻璃之間有900mm空氣夾層，1～3層夾層相通；4、5層各為一層。這樣在1～3層、4層及5層的鋼化玻璃幕墻上下分別設可自動啟閉的通風窗。冬季，窗戶常閉；過渡季，夏季根據室外溫度情況啟閉。

建筑外墻外傾70ordm;，每層樓板都有550mm的挑檐，這樣夏季有相當一部分太陽能被遮擋，從而減少了太陽透射到玻璃幕墻上的輻射熱。但由于水平遮陽系數較大，可遮擋太陽能輻射的12％左右，效果不明顯。為此，進行了水平遮陽板的設計。由于建筑本身要求通透，如果設置固定遮陽板，勢必會影響整個建筑效果。所以針對建筑的圓形特性，設計了可移動型遮陽板，即隨著陽光的移動，遮陽板自動運動，以遮擋迎面射來的太陽光。

為減弱玻璃冬夏季的冷熱輻射，在玻璃幕墻下300mm的混凝土坎墻內設置冷熱水盤管，減弱冬夏季給人的不舒適感。屋頂種植綠色植被，減少屋頂太陽輻射。

本建筑雖然采用本不節能的玻璃幕墻，但由于建筑外傾，而且采取了水平遮陽和平行遮陽的措施，夏季可有效阻擋大部分陽光的輻射，使得在三樓有大型會議室和展廳的情況下室內計算冷負荷指標為90W/m2。冬季兩層玻璃幕之間的空氣夾層，可有效利用太陽輻射熱，使8:00～18:00夾層內平均溫度升高了4.34℃，有效利用了太陽能。

3 玻璃幕墻節能展望

在新世紀中，玻璃幕墻的熱工設計，應該追求設計功能的主動性和積極性，變被動設防為主動利用能源的設計思想，為了減少冬季采暖供熱的熱損失和能源消耗，為了減少夏季空調制冷的熱襲人和能源消耗，玻璃幕墻熱工設計的發展趨向是：對于以采暖供熱為主的幕墻追求達到溫室效應，對于以空調制冷為主的幕墻追求達到冷房效果，無論何種幕墻都將追求合理利用太陽能。由光電板系統和幕墻系統組成的光電幕墻是主動利用太陽能的一個應用發展方向。光電幕墻能用來發電，不僅可以供本建筑用電、少交電費，還可以把多余的電“賣”給電力局，但是由于光電板系統的成本較高，廣泛的應用還需要一個過程。

歐美國家在建筑節能方面的認識比我們早，所以在玻璃幕墻的節能技術上更多地考慮合理利用太陽能。熱通道換氣幕墻是一個典型的范例，它是利用熱空氣的煙囪效應自然地將熱緩沖層的熱空氣排到室外，并配合中空玻璃內的電動升降窗簾，而達到良好的隔熱節能效果。在此基礎上，玻璃幕墻飾面材料的光敏、熱敏特性與室內供熱、制冷系統形成計算機自控網絡，達到幕墻熱工效應智能化，幕墻結構體系和太陽能利用體系的結合一體化，即可達到玻璃幕墻建筑節能的最高形式--智能幕墻。智能幕墻廣義上包括玻璃幕墻、通風系統、空調系統、環境監測系統、樓宇自動控制系統。它能充分利用太陽能，是一種最理想的玻璃幕墻。

參考文獻：

[1]張迪洲，孫兆玉.談玻璃幕墻的建筑節能[J].民營科技，2011，(06)

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