新型節能環保建筑幕墻應用

張文蘭

(山西太行建設開發有限公司，山西陽泉 045000)

1 建筑幕墻存在的技術問題和現狀

GB 50189-2005公共建筑節能設計標準將建筑幕墻分為透明幕墻和非透明幕墻兩大類。

目前，常規幕墻只起到建筑外裝效果的作用，且存在光污染、不節能、不環保等缺點。然而幕墻所具有的豪華、挺拔、超群的外觀藝術效果是其他外墻、門窗等圍護結構無法比擬的，要利用好幕墻這種良好的圍護結構又不和國家的發展方針相違背，就要想方設法改變現有幕墻的性能，使它適應歷史的發展潮流，在起到很好的圍護和裝飾效果的同時，展示其節能環保的優勢。

2 解決幕墻節能環保問題的主要技術措施

玻璃幕墻、鋁板幕墻、石材幕墻為目前所使用的主要幕墻。

2.1 玻璃幕墻

2.1.1 為解決玻璃幕墻的耗能問題，需要從幕墻的選材做起

1)玻璃是門窗與幕墻的重要組成部分，它的熱工性能直接影響到建筑的能耗，所以科學合理地選擇玻璃，才能使得玻璃幕墻更好地節能。

a.采用加貼具有安全、節能等性能的玻璃有機薄膜，能增強非安全玻璃的抗沖擊強度，延長玻璃受到外力作用而破碎的時間，可防止玻璃破裂后飛濺造成人身和財產傷害。

b.采用光熱效應優化組合的雙層或多層中空玻璃，斷熱復合型金屬框格。

c.還可選用Low-E玻璃、熱反射玻璃、凝膠玻璃。

2)采用新型高熱阻材料如鋁塑材料、斷熱橋型材等。

3)在幕墻構造方面可以減少開啟扇面積、提高密封膠性能、改進節點密封性能等降低空氣滲透熱損失;還可利用百葉、格柵等遮陽設施，減少太陽輻射產生的熱量。

2.1.2 節能環保玻璃幕墻技術最新技術構思

為使玻璃幕墻達到節能環保的目的，最好從玻璃、結構及太陽能利用這三個方面對幕墻改造。

1)玻璃。

a.可以用陽光輻射控制玻璃，改變玻璃的光學特性，實現對太陽能輻射的選擇性屏蔽或利用來達到環保節能效果。b.還可以對中空玻璃進行技術改造，在中空玻璃中充入惰性氣體，把中空玻璃空腔里的空氣抽走，變成真空玻璃，從而起到隔熱的目的。c.也可以使用隔聲玻璃，在玻璃之間夾一種新型的PVB材料。d.凝膠玻璃:在中空玻璃之間填充一種硅酸鹽玻璃，即稱之為“氣凝膠”的材料，顆粒層厚度僅為16 mm，透光率為45%，傳熱系數U值為1.0，可與中空玻璃媲美的透明視野，還可使進入室內的光線均勻分布。

2)結構。

使用雙層幕墻體系，在幕墻外層采用透過率大的單層透明玻璃幕墻，內層則為中空玻璃幕墻。兩層幕墻中間有空氣通道，在通道的上下兩端設有進風和排風設施。通過關閉和打開風道來達到節能環保的目的。

3)太陽能。

對太陽能的利用上出現光電幕墻，所謂光電幕墻，是一種集發電、隔音、隔熱、安全、裝飾功能于一身的幕墻，集合了太陽能光電技術與幕墻技術，是一種新型的功能性幕墻。

2.1.3 玻璃幕墻的發展前景

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。幕墻的幾大系統與主體建筑的各個系統相連接，通過幕墻來解決室內的空調、通風、照明、消防等其他系統的運行，從而起到節能、環保的目的。這種幕墻技術含量高、投資較大，尚得不到大規模應用。

2.2 鋁板、石材幕墻

1)為使鋁板、石材幕墻達到保溫節能的效果，現階段所采取的主要措施。現階段鋁板、石材幕墻保溫主要是利用輕鋼龍骨及其支持體系間空隙，在主體墻面上粘貼保溫材料，以達到保溫隔熱的目的。這種方法存在的缺點是邊做幕墻邊做保溫層，施工速度慢，且幕墻內容易產生冷凝水現象。

2)鋁板幕墻的研究方向。新型節能鋁板幕墻為今后發展的主流。它是由單層鋁板和保溫材料復合而成，保溫材料多為巖棉、礦務棉以及聚苯乙烯泡沫塑料等，從防火角度考慮，保溫材料宜選用具有阻燃效果的巖棉。對鋁單板進行特殊的加工，使鋁單板與保溫材料能夠較好的融為一體。在保溫隔熱層與鋁板之間留有一定厚度的空氣層，以緩解建筑物的熱橋問題，減少由于熱橋帶來的熱損失。

3)石材幕墻研究方向。石材復合板為今后發展的主要方向。這種復合板的特點是具有天然石材的裝飾效果，而且有節能、質量輕、施工速度快、安裝成本低等優點。省去了傳統石材幕墻施工時先做外墻外保溫的麻煩，不用現場加工，可以工廠化批量生產，避免了工地上的噪聲、粉塵污染，是一種新型的環保節能產品。

3 節能環保幕墻指標

3.1 幕墻所選用的主要節能環保材料

1)玻璃:6+12A+6 Low-E中空鋼化凈白玻璃。2)鋁型材:采用斷熱鋁型材，銀白色氧化處理。3)鋁板:厚度3.0 mm的防銹鋁板。4)石材:25 mm厚光面花崗石，觀感及質量優良。5)結構膠和密封膠:SSG4400硅酮結構膠，SCS2003硅酮耐候膠。6)密封墊和密封膠條:膠條選用EPDM膠條即三元乙丙膠條。

3.2 幕墻玻璃的選用標準

幕墻玻璃的選用原則遵循品質優良、節能環保效果優良的原則。

由傳熱學原理可知熱量的交換有導熱、對流和輻射三種方式。要想解決玻璃幕墻的能耗損失問題，就要從這三個方面進行有效的控制。玻璃幕墻的熱工性能主要有:傳熱系數K、遮陽系數Sc和抗結露系數，而傳熱系數K值是衡量傳熱量大小的一個重要指標。

單層玻璃與中空玻璃傳熱系數K值對比計算如下:

選用單層玻璃，6 mm白玻璃。

K值計算:

玻璃的總熱阻公式:

其中，Ri為內表面換熱阻，m2·K/W;R為材料層熱阻，m2·K/W;Re為外表面換熱阻，m2·K/W。

已知:Ri=0.125 m2·K/W。

夏季:Re=0.053 m2·K/W，冬季:Re=0.043 m2·K/W。

R=δ/λ，δ為材料厚度，m;λ 為導熱系數，W/(m·K)。

玻璃的導熱系數為0.76W/(m·K)。

玻璃的總熱阻:

選用中空玻璃，其K值計算(以6+12+6雙白中空玻璃為例)。

其中，R1為內片玻璃熱阻為外片玻璃熱阻，′為空氣間層熱阻

玻璃的總熱阻:

6 mm+12 mm+6 mm的雙白中空玻璃K值可選用:K=1/Rs。

表1 玻璃結構傳熱系數K值對比表

由表1對比分析可以看出，中空玻璃比普通單層玻璃的K值低很多，也就說明中空玻璃的隔熱保溫性能大大優于普通單層玻璃。在本項目的工程中所采用的6+12A+6 Low-E中空玻璃K值為2.1 W/(m2·K)，能達到非常好的保溫隔熱效果。

3.3 斷熱鋁型材的應用

鋁合金幕墻主要由面板和支撐面板的鋁龍骨構成。以玻璃幕墻為例，鋁型材的斷面積遠遠小于玻璃面板的面積，但其導熱系數卻是玻璃的110倍，達203 W/(m2·K)。考慮幕墻的節能，就不能忽略由鋁型材所帶來的能量損失，斷熱鋁型材的出現很好的解決了這個問題。現就選用斷橋與不選用斷橋的型材熱阻值進行對比(見表2)。

表2 選用斷橋與不選用斷橋的型材熱阻值對比

通過采用斷橋鋁型材，避免了幕墻由鋁龍骨帶來的大量能量損失，也避免了傳統幕墻龍骨的“冷橋”現象。

3.4 幕墻節點構造的優化設計和施工

1)主龍骨與副龍骨之間設柔性墊片，副龍骨兩端與主龍骨間預留1 mm～2 mm的空隙，并往空隙內注膠。可以有效減少幕墻噪聲，也起到了斷熱的作用。

2)玻璃幕墻和周邊構件、實體墻洞口的邊界、樓板或隔墻外沿間的縫隙處填塞保溫材料來有效的封堵，可以最大限度發揮玻璃幕墻保溫的性能。

3)鋁板幕墻安裝時，鋼與鋁材連接處采用1.5 mm厚的絕緣膠皮進行隔離，安裝螺栓采用不銹鋼螺栓連接，從而避免了電化腐蝕，也起到了斷熱的目的。

4)鋁板、石材幕墻部分，利用龍骨間的空隙，在主體墻面上粘貼雙面鋁箔礦棉氈高效保溫材料，有效地利用了幕墻骨架空間，同時與空心磚墻組成復合型保溫外墻，使建筑物的保溫能耗大大降低。

5)在鋁板幕墻的檐口、窗臺等懸挑部位設計滴水線。

6)幕墻與主體建筑的防雷系統相連接，避免了重做幕墻的防雷。