玻璃幕墻節能設計分析

摘要：玻璃幕墻建筑的節能問題在整個建筑節能中占據很重要的位置。本文對玻璃幕墻的節能設計中遇到的各種問題進行了論述。

關鍵詞：玻璃幕墻；節能設計；環保

1 前言

玻璃幕墻作為建筑物的外裝飾是現代化城市建筑的重要標志之一，它打破了傳統的實體墻與門窗的界限，巧妙地將建筑物圍護結構的使用功能與裝飾功能有機地融為一體，使建筑物更具時代感和藝術性。當前，建筑節能成為我國可持續發展戰略的一部分，社會對建筑節能的意識也在逐漸增強。建筑節能主要是圍護結構的節能，而玻璃墻是現代建筑圍護結構的一個重要組成部分。充分考慮玻璃幕墻使用的靈活性和最大限度地減少能耗，是建筑師和采暖空調工程師亟需解決的問題。

2 玻璃幕墻的節能設計

玻璃幕墻的傳熱方式有導熱、對流、輻射，還包括太陽光的透射，節能設計就是要對這些環節的熱交換加以控制，增加玻璃幕墻的保溫隔熱性能。

玻璃幕墻的節能設計首先要注重玻璃幕墻材料本身的熱工性能，選用節能型材料；其次是采用一些特殊的構造做法控制熱交換，達到節能的目的；還可以借助一些輔助措施，取得節能效果。

2．1 玻璃幕墻材料節能

材料節能就是在玻璃幕墻選材時，選用節能型材料，包括節能玻璃和節能型材。

（1）玻璃幕墻常用的節能玻璃有：吸熱玻璃、鍍膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃等。

吸熱玻璃是一種能夠吸收太陽輻射的平板玻璃，包括本體著色和表面鍍膜兩類：本體著色吸熱玻璃是在無色透明平板玻璃中加入特殊著色劑，采用浮法、垂直引上法、平拉法等工藝生產；表面鍍膜吸熱玻璃是在玻璃表面噴鍍吸熱的氧化物薄膜形成的吸熱玻璃。吸熱玻璃能把太陽能吸收轉化為熱能，然后通過導熱、對流和輻射的形式把熱能散發出去，從而減少了進入室內的太陽能，降低了空調制冷費用。

鍍膜玻璃分為熱反射鍍膜玻璃和低輻射鍍膜玻璃兩種。熱反射鍍膜玻璃是在玻璃表面鍍上金屬、非金屬及氧化物薄膜，使其對太陽光具有一定的反射作用，將太陽能反射回大氣中，阻擋太陽能進入室內。熱反射鍍膜玻璃有良好的控光性和隔熱性，對太陽輻射熟反射率可達30％，可以有效減少進入室內的熱量，節約能耗。此外，熱反射鍍膜玻璃具有單向透視性，迎光面具有鏡面反射效果，而背光面則可以透視。低輻射鍍膜玻璃，也就是我們常說的Low—E玻璃，它能吸收大量紅外線輻射熱，又保持良好的可見光透射率，對遠紅外線則具有80％以上的反射率，節能效果明顯。冬季，低輻射鍍膜玻璃可以將室內的熱輻射反射回室內，減少室內熱量換失；夏季，將室外的熱輻射反射出去，減少室內空調制冷負荷。與熱反射鍍膜玻璃相比，它的透光性好，節能效果好，遮陽系數低。

中空玻璃是將普通浮法玻璃、鋼化玻璃、鍍膜玻璃等兩層或多層平板玻璃隔開，并用密封膠密封，內部充人干燥空氣、惰性氣體等。由于空氣的導熱系數僅是玻璃的1／27，并且問層內氣體不產生對流，因此中空玻璃有較好節能效果。中空玻璃大幅提高了玻璃幕墻的隔聲和保溫隔熱性能，而且具有很好的防結露性能。

真空玻璃用適當分布的微粒支柱做間隔，間隙層只有0．1mm～0．2mm，空腔內抽成真空，真空度達到0．1帕以上，總厚度最薄只有6mm左右。真空玻璃具有比中空玻璃更好的保溫隔熱性能，其保溫性能是中空玻璃的2倍，是單片普通浮法玻璃的4倍。由于真空玻璃熱阻較高，因此真空玻璃具有很好的防結露性能，也不會出現普通中空玻璃經常出現的“內結露”現象。

（2）玻璃幕墻常用的節能型材有鋁塑復合材料、斷熱鋁型材等高熱阻材料等。

玻璃幕墻的金屬框架雖然在幕墻外表面占的比例較小，但由于其多為鋁合金或不銹鋼材料，導熱系數較大，熱量容易損失。為提高金屬框架的熱阻，在保證材料的力學性能的前提下，可以選用斷熱橋型節能型材，如斷熱橋鋁型材，用隔熱條將鋁合金型材分隔成兩個部分，減少兩部分之間的熱傳遞，達到節能的效果。

2．2 玻璃幕墻構造節能

玻璃幕墻的構造節能是指通過特殊的構造做法，提高玻璃幕墻的保溫隔熱性能。雙層玻璃幕墻就是一種采用構造節能的玻璃幕墻。

雙層玻璃幕墻是由內、外兩層玻璃幕墻組成，兩層幕墻中間形成一個通道，可以在兩層幕墻設置進風口和出風口。雙層玻璃幕墻獨特的夾層設計，使得其保溫隔熱性能有了很大的提高，還可以在夾層設遮陽構件，既能有效遮陽，又不破壞建筑外觀。

雙層通風玻璃幕墻是雙層玻璃幕墻的進一步發展，分為封閉式內循環雙層通風玻璃幕墻和敞開式外循環雙層通風玻璃幕墻兩種。前者在內層玻璃幕墻設置進風口和出風口，通過電機強制抽風，空氣完全為室內循環。后者在外層玻璃幕墻設置進風口和出風口， 自然通風，節能效果更為明顯。

敞開式外循環雙層通風玻璃幕墻的工作原理為：夏天，進風口和出風口開啟，內外兩層幕墻中間的空氣受到陽光照射被加熱，由于煙囪效應而自下往上流動，帶走了通道內的熱量，內側幕墻的外表面溫度降低，減少了空調的制冷費用；冬天，進風口和出風口關閉，內外兩層幕墻間的空氣由于陽光的照射，溫度升高，減少室內和室外的溫差，提高了內側幕墻外表面的溫度，從而降低室內的采暖費用。

2．3 輔助措施節能

玻璃幕墻的輔助節能措施有：為玻璃幕墻設置遮陽系統、利用密封材料增加玻璃幕墻的氣密性等。

（1）為玻璃幕墻設置遮陽系統，可以有效減少太陽光的直接照射，從而避免室內過熱，是夏季建筑防熱的重要措施。常見的遮陽系統有遮陽板、遮陽百葉、遮陽格柵、遮陽卷簾、窗簾、遮陽植物等。

玻璃幕墻的遮陽系統按其所在位置分為：外遮陽、內遮陽和雙層玻璃幕墻中間遮陽。

外遮陽通常采用遮陽百葉、遮陽卷簾、遮陽格柵和遮陽板等，由于在室外，遮陽構件長期受到風、雨等外界因素影響，對構件的結構強度、耐久性和耐候性要求較高。同時，在建筑低層部位，還可以采用落葉植物外遮陽，夏季利用植物的陰影遮陽，降低幕墻周圍的溫度，冬天植物葉子落光則可以為室內提供更多日照。

內遮陽是在玻璃幕墻內側采用傳統的窗簾、遮陽百葉、遮陽卷簾等遮陽。遮陽材料可以將部分太陽輻射反射到室外，但是遮陽材料和玻璃本身所吸收的太陽輻射，大部分又傳遞給了室內。因此，相對于外遮陽而言，內遮陽的效果要差一些。內遮陽最普遍的就是窗簾，其遮陽效果取決于窗簾陽面材料的性質。新型的納米材料窗簾對紫外線輻射具有很強的反射作用，還有特殊的選擇和吸收性能，可將紫外線能量轉換成熱能或其他無害低能形式予以釋放或消耗，達到防暑、隔熱的作用。

雙層玻璃幕墻間的遮陽系統可以采用機械控制的遮陽百葉、遮陽卷簾等。這種遮陽系統既不影響建筑外觀，又充分利用了玻璃幕墻之間的空間，還取得了節能效果。

（2）玻璃幕墻的氣密性也是影響玻璃幕墻節能效果的一個重要因素，為增加玻璃幕墻的氣密性，通常在玻璃與型材之間、幕墻玻璃之間通過密封材料密封，常用的密封材料有：橡膠密封條、硅酮耐候膠等。

橡膠密封條用于幕墻與型材之間，依靠膠條自身具有的彈性起密封作用。橡膠密封條與玻璃接觸的一側設計成波浪型，可以有效地阻止空氣滲透。橡膠密封條具有耐紫外線、耐老化、耐永久變形等特征。

硅酮耐候膠，又稱硅酮耐侯密封膠，主要用于幕墻玻璃之間的密封嵌縫。硅酮耐候膠具有優良的耐水性、耐侯性、耐紫外線照射、耐污染等特點，低溫時彈性好，高溫時又不流淌，是一種很好的密封材料。

3 結論

目前，我國的建筑節能工作已成為當務之急，建筑節能有著巨大的潛力，建筑的節能工作任重道遠。玻璃幕墻的節能設計要遵循科學性、適用性、經濟性和安全性的原則。