領略綠色節能型幕墻的技術發展

煙臺市芝罘區住房和建設局 ■ 尹若晶

隨著我國經濟的快速發展，建筑行業也處于鼎盛階段。據相關資料顯示，我國每年建成的房屋面積接近20億m2，其中97%以上的新建房屋屬于高能耗建筑。由于建筑生產和建筑物運行過程中產生的能耗占全國商品總能耗的20%～30%，是相同氣候發達國家的2～3倍。經濟的發展給人類創造財富的同時，也給人類居住的生態環境帶來更多的負面影響，所以，發展綠色建筑將成為建筑業未來發展的主題。

從建筑范疇細看，玻璃幕墻由于自身結構特征優勢而成為現代建筑的象征，在國內外的高層建筑中被廣泛使用。但這種新型結構在其使用過程中卻給人類帶來光污染和溫室效應，且具有相當高的能耗。據統計，由建筑門窗幕墻產生的耗能占建筑能耗的40%～50%。這個數字令人深思，采用綠色新型節能型門窗幕墻，是我國能源形勢的客觀要求，也是建材市場發展的必然趨勢。

傳統意義上的建筑幕墻是由金屬結構與板材組成，相對主體結構有一定的位移能力，或自身可承擔相應程度的變形，不承擔主體結構荷載與作用的建筑外圍維護結構。綠色環保節能幕墻，顧名思義就是在傳統的幕墻制作和施工工藝上添加了節能降耗、減少污染的綠色設計理念。

一 光電幕墻

光電幕墻是一種高科技幕墻產品。這種類型的幕墻是將太陽電池鑲嵌于兩片玻璃之間或選用特殊的樹脂將其粘貼在玻璃面上，通過電池與太陽的光電效應將光能轉化成電能，供建筑物正常使用。光電幕墻的特點是充分將光電效應和傳統的幕墻技術相結合，在使用過程中不會產生任何有害的氣體，轉化電能的過程中也是安靜無噪音，非常環保，與環境有很好的相容性。

追溯光電幕墻的發展，在上世紀90年代，能源的減少導致發電成本提高以及人類對環境保護日益重視，推廣了太陽能屋頂計劃，并提出了“建筑物產生能源”的新概念，由此推動了光電技術的大規模開發與應用。

1991年慕尼黑最大的建筑行業展覽會上，德國的旭格公司首先展出了光電幕墻。我國成功的典型建筑是廣州新電視塔，該塔為世界第一高塔，總高610m，其頂部大面積采用了光電幕墻。

然而這種獨特的幕墻技術也有缺點。太陽電池的價格昂貴，且轉換效率較低，只接受陽光的直射，陰天時作用不大，效率幾乎達不到2%。使用范圍較局限、利用率相對較低并且不經濟， 是光電幕墻不能推廣的重要原因。

二 雙層動態節能幕墻

雙層動態節能幕墻從名稱上看，具有雙層和動態兩個特征。這種幕墻分為外層、內層、進風、出風和遮陽五部分。其內外層門窗互補作用，在內層設置可正常開關的門窗，而外層門窗則起遮蔽風雨的作用，內外層之間還設置熱通道，保證進出風的通暢。雙層的設計比普通單層玻璃采暖時可節約能源42%～52%。

在雙層的設計上還加入了動態、人性化的部分。其充分運用煙囪效應和動氣熱壓原理，把室內污濁的空氣排到室外，再讓新鮮的空氣進入室內，轉化空氣的過程中還能有效防止室外灰塵進入室內，并且使用者可根據需要自行調整光線的角度變化。

雙層玻璃幕墻具有一定的防火安全隱患，我國針對這一缺陷已經開發研制了防火雙層動態玻璃幕墻。目前我國首個防火玻璃幕墻單位已經誕生。上海中心大廈的玻璃幕墻項目不僅采用雙層動態結構，還是我國第一個防火玻璃幕墻技術應用的典型實例。它的成功不僅推動綠色節能建筑的設計理念，也為我國即將出臺的新版《建筑防火設計規范》做好了技術鋪墊。

三 生態幕墻

在2006年6月1日施行的《綠色建筑評價標準》中，綠色建筑第一次被明確定義，生態幕墻也隨之產生。這種從意義上命名的幕墻可根據建筑物的使用功能或使用要求改變生態環境。這種改變不僅提高了人類居住的舒適度，還宜于環境的生態發展。

其主要的設計理念是在建筑與周圍生態環境之間，建立的一個緩沖區域，這樣設計的目的在一定程度防止了各種極端氣候對室內影響，強化各種微觀氣候調節的效果。其幕墻內部工作原理類同于雙層幕墻，更著重添加了生態的特征。

例如，2008年北京奧運會射擊館就采用了生態雙層呼吸幕墻。其內層結構采用隔熱鋁合金中空玻璃幕墻，外層結構采用單玻點支式玻璃幕墻，進風口和出風口處外掛熱轉印木紋裝飾百葉(雙層幕墻專用百葉)。這類百葉是實現雙層換氣的重要組成部分，還具有遮陽與透光控制、抗紫外線輻射、吸收音率等方面的功能。

四 節能玻璃

目前海內外使用范圍最廣的一種節能幕墻玻璃是中空玻璃。一般這種玻璃中空部分灌充氪、氬或空氣，為滿足玻璃體的導熱系數控制在一定范圍內，鋁框內放有一定量的干燥劑，通過鋁框上面的縫隙使玻璃中空內氣體長期保持干燥。

上海市委黨校二期教學樓建設項目，是上海市科學技術委員會“創新行動計劃”中節能減排科技支撐項目，該項目建筑圍護結構幕墻玻璃均采用6Low-e+12A+6中空玻璃，很好地降低了輻射，減少了透光，達到了節能環保的效果。

另一種表面涂鍍一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，并經強化處理，在玻璃表面上形成一個壓應力層的玻璃，業內稱之為鍍膜鋼化玻璃。這類玻璃抗壓能力強于普通玻璃，對太陽光譜內的波段有選擇性的透過和反射，可提高采光特效，節約能源。超白玻璃就屬于鍍膜鋼化玻璃的一種。

2012年4月，在吳江召開的“建筑玻璃安全性與節能性高峰論壇”上，專家圍繞《玻璃幕墻工程技術規范》修訂要點討論證實，超白玻璃是400mm以上超限高層建筑外圍護結構玻璃幕墻面板的最佳選擇。超白鋼化玻璃，結合了最先進的雙銀和三銀低幅度鍍膜技術，大大提高了幕墻玻璃的安全度和節能效果。

五 建筑窗膜

建筑玻璃窗貼膜也不失是玻璃幕墻領域中一種較好的節能方式。玻璃窗膜是一種多層的功能化聚酯復合薄膜材料，具有隔熱、節能、防爆、防紫外線的功能。在既有建筑透明玻璃幕墻上裝貼不透光的窗膜，既簡易安全又經濟環保。在選擇上，要選用采光良好、舒適度適宜且隔熱性能高的合格窗膜。一般來說，應保證透光率在20%以上、遮陽系數在0.3～0.5之間。

如2010年煙臺的中銀大廈，在原觀光電梯外加建玻璃幕墻項目中，就采用了外窗內表面加貼窗膜的技術。

六 綠化式的玻璃幕墻

傳統的理解，總是將水平垂直綠化和玻璃幕墻視為一個對立面。綠色的玻璃幕墻技術還講求將這兩種對立的理念結合運用。豎直幕墻綠化是將綠色植物與幕墻的鋼架有效結合起來，加寬玻璃塊間的豎直位置，在加寬的這段區域內，) 種植垂直生長的綠色植物，并且這段區域可自然收集一定量的水分，供給植物吸收生長。鋼架的內層則安裝新式的百葉窗，可起一定的遮蔽作用。內外相結合即生態又環保。

在2010年世博會中，世博文化中心的坡面采用了這種豎直幕墻綠化的形式。獨特的技術，耳目一新的視覺體驗，讓國內外游客印象深刻。

還有一種綠化方式則是采用立體水平的形式，即在水平距離上大面積設置綠化帶。比如在高層建筑安全層的外圍建造綠化區域，同時開放好透風的通風口，便于建筑內外部空氣流通。

放眼望去，目前中國一線城市的屋頂綠化面積還達不到3%，在土地資源匱乏的今天，如果將屋頂的空中花園多引入到普通住宅中，是否可理解為擴大了土地的綠化面積？我想這未必不是一個可試之舉。

環保節能是社會不變的主題，我國于2009年實施的《公共建筑節能改造技術規范》要求，全年采暖、空調、通風和照明的總能耗應減少65%。因此，環保節能的建筑材料必會受到社會的認可和市場的青睞。從細節上思考，環保節能不僅僅局限于產品本身的特性，在產品的取材生產，施工工藝流程以及產品的包裝上，同樣也應該注重節能環保，采使用可再生、可降解的環保材料。也只有這樣，才能從根本上走綠色生態建筑的發展之路。