建筑玻璃幕墻節能技術探討

段濤

（中國新興建設開發總公司，北京100039）

建筑玻璃幕墻節能技術探討

段濤

（中國新興建設開發總公司，北京100039）

為了改善城市空氣質量，國家大力倡導節能環保理念。建筑行業是國民經濟支柱型產業，在節能環保方面也要加大整改力度。如今越來越多的建筑行業都選擇節能環保的建筑材料，其中玻璃幕墻就是一種既美觀又環保的新型材料，近幾年在建筑行業得到廣泛的應用，促進了現代建筑行業的發展，為國家環保事業做出了巨大貢獻。

建筑；玻璃幕墻；節能技術

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.021

1 引言

改革開放以來，我們國家的經濟得到了迅猛發展，各行各業包括建筑行業也得到很大的發展?，F在從事建筑的業主、設計師等相關人員的觀念也隨之轉變，以前建筑受到經濟發展制約，只是注重建筑的基本功能，現在節能、綠色、環保的理念越來越受到重視。建筑行業的節能、環保主要體現在建筑材料選擇方面，因此，玻璃、鋁材等新型節能材料在建筑中得到了廣泛的應用。在建筑施工時使用玻璃幕墻可以節能，是一項可持續發展的技術。

2 玻璃幕墻的節能原理

傳統的建筑外墻大多是混凝土或者黏土磚，施工材料不僅量大，而且不能有效地保證熱量的散失和保留，對居住者而言沒有舒適度的保證，同時也起不到節能環保的效果。而新型的玻璃幕墻不僅設計美觀，材料用量少，造價低，而且能夠充分地利用熱量，達到節能環保的良好效果。

玻璃幕墻之所以能夠成為節能環保的建筑材料，其節能原理如下：

（1）玻璃幕墻是透明的墻體，陽光透過玻璃可以通過輻射、對流以及傳導三種形式進行熱量的傳遞，這樣建筑物就可以充分利用太陽能；

（2）除了以上3種傳熱方式，太陽能還可以通過直射的形式進入建筑物，從而使建筑物得到充分的太陽能。對于玻璃幕墻的節能效果是否達標，我們可以通過測試單位面積、單位溫差以及單位溫差內熱量傳遞的焦耳量來判斷，熱量傳遞的焦耳數與熱量損耗成正比，即能耗損失越大熱量傳遞就越大，這種情況下玻璃幕墻就沒有達到節能的效果；反之，玻璃幕墻就具有良好的節能效果。

（3）對玻璃幕墻節能效果的檢測還可以通過確定遮蔽系數來判斷，遮蔽系數越小證明節能效果越好。

因為，遮蔽系數越小證明陽光照射到房間的時候，玻璃所吸收的熱量越小，就會有大部分的熱量都傳遞給了房間，增加了房間對熱量的利用，實現了節能的目的。

3 玻璃幕墻的節能技術分析

玻璃幕墻大多數都是由玻璃和鋁合金組合而成的，在陽光照射房間時玻璃和鋁合金會吸收一部分熱量，剩余的熱量傳遞到房間內。然而我們知道玻璃和鋁合金的傳熱系數都比較高，同時熱透率也比較大，所以我們必須通過控制玻璃和鋁合金吸收的熱量，也就是在熱量通過輻射、對流以及傳導方式經過玻璃和鋁合金時盡量減少損失熱量，這樣被房間吸收的熱量就會增加，從而達到節能的效果。

3.1 玻璃部分的節能技術

玻璃是玻璃幕墻的主要材料，同時也是吸收太陽能的良好導體。所以，要想實現玻璃幕墻的節能，必須首先控制好玻璃部分的熱量傳遞。

3.1.1 選擇節能型玻璃

當前，我國玻璃幕墻所選用的玻璃類型多種多樣，不同類型的玻璃在節能效果上也不盡相同。所以，在建筑施工選擇玻璃幕墻時，首先要選擇節能型的玻璃，其次根據建筑物的設計與實際功能選擇合適的玻璃類型。

3.1.2 選擇傳熱系數低的玻璃

對于一些公共建筑來說，玻璃幕墻就是建筑的外衣，其中玻璃占據建筑立面面積的大部分，玻璃直接參與熱交換，因此，建筑是否節能，玻璃材料的選擇成為建筑節能的關鍵。普通透明玻璃，它的導熱系數（K值）偏高，對太陽輻射和遠紅外熱輻射也沒有有效限制，因此用在建筑立面時候，夏季進入室內的熱量越多，冬季室內散失的熱量也越多。為阻擋太陽熱輻射，必須對玻璃進行一定的處理。在玻璃上添加可以吸熱物質，制成熱反射玻璃、Low-E玻璃等。玻璃鍍膜后大大改善了阻擋太陽熱輻射的性能，為防止鍍膜層暴露在空氣中，時間長了會出現一些顏色、功能上的損害，一般放在中空層里面。吸熱玻璃把陽光的熱量吸收在玻璃上，從而起到隔熱的效果，但同時透光率下降，這樣就相互矛盾。熱反射玻璃反射太陽能，因而不太適合寒冷地區。低輻射鍍膜玻璃是在上世紀末期發展起來的新型玻璃，其輻射率最低可以降至0.05，是普通玻璃的十分之一左右，提高了節能效果。而遮陽型透明Low-E玻璃采用獨特的鍍膜技術制作而成，除本身具有低輻射性能外，它還具有控制陽光的性能。

一般來說，單片吸熱玻璃或熱反射玻璃、Low-E玻璃有一定的節能作用，但效果是有限的。現在玻璃原片進行深加工處理，玻璃鋼化后，用兩片或多片玻璃進行中空合片、夾膠合片、中空夾膠合片組合玻璃應用相當廣泛。對于中空玻璃，外片玻璃一般采用吸熱玻璃、熱反射玻璃、吸熱的Low-E玻璃,內片采用透明玻璃、Low-E玻璃等。這樣，外片玻璃吸收絕大部分太陽輻射熱，而空氣層將外片玻璃的熱輻射阻擋在外面，大大降低了對室內產生二次輻射傳熱。中空玻璃能有效地阻止溫差傳熱，也能降低太陽輻射。南、北方的溫差傳熱和保溫有很大差異。在北方，冬季寒冷，白天盡量讓減少玻璃對太陽短波輻射的阻擋，讓熱量盡可能地傳遞到室內。在南方，夏季太陽直射強室外高溫，中空玻璃首先要反射太陽短波輻射或吸收，再利用中空玻璃的中空層隔絕溫差傳熱和長波輻射，而使得室內空調等設備能耗降低。中空玻璃的隔熱性能主要因其中空層氣體處于一個封閉的空間，氣體不產生對流，而且空氣的導熱系數比玻璃的導熱系數低得多，大約不到玻璃的1/27，中空玻璃四邊的密封膠導熱，對流和傳導在中空玻璃的能量傳遞中占的比例較小。中空玻璃的隔熱性能提高，也可以調節中空層的厚度或改變中空層中氣體的介質來實現，但中空層不宜過大，合理的間隙是9～12mm；中空層介質可以選擇一些惰性氣體如氬氣、氮氣或真空，這樣就大大降低了中空玻璃的傳熱系數，能達到1.26～2.0W/(m2·K)。需要注意的是，各種中空玻璃有著不同的節能效果，選用時，根據建筑物的整體需求和能耗要求，合理選擇不同部位的玻璃配置，綜合考慮質量、功能要求、裝飾效果、經濟性等?，F階段雙層Low-E鍍膜玻璃，甚至3層Low-E鍍膜玻璃也開始在建筑玻璃幕墻中應用。

3.2 鋁合金部分的節能技術

玻璃幕墻中除了玻璃是主要的熱導體外，鋁合金也是吸收熱能的重要通道。所以說，控制鋁合金吸收熱量也是實現玻璃幕墻節能的重要措施。要控制鋁合金吸收熱量就要采取措施阻隔熱量的傳遞，因此，在選擇鋁合金材料時盡量選擇隔熱性能強的節能型鋁合金。經驗表明，鋁的導熱性是極強的，因此，明框玻璃幕墻在用鋁合金作為幕墻龍骨的時候，室內外溫度會快速交換，在冬季或者夏季，這種快速交換就會造成極大的能耗。要想提高鋁合金的隔熱性能就要降低其熱導率?，F在玻璃幕墻設計中大多選擇斷橋隔熱鋁合金型材，隔熱條是鋁合金材料重要的組成部分，對于鋁合金的熱量吸收具有直接的影響作用。隔熱條的作用是阻隔熱量的傳遞，目前，在隔熱條的基礎上出現了一種新型的隔熱斷橋技術，它是利用聚酞胺尼龍為材料將鋁合金分成2個部分，使鋁合金內部產生一個連續的隔熱區域，有效阻隔熱量的傳遞，達到較高水平的節能。斷橋鋁型材不僅熱傳導的通道被堵，同時被阻隔的還有聲音。這種斷橋鋁材料節能效果非常高，因此在很多對節能水平要求高的建筑中得到廣泛的應用。

3.3 玻璃幕墻設計方面的節能

雖然玻璃幕墻是一種節能型建筑材料，但是在建筑設計中要進行合理的設計才能使其達到良好的節能效果。在建筑設計中影響玻璃幕墻節能效果的因素有：建筑的朝向、建筑面積、建筑高度等，因此，建筑設計師必須綜合多方面的因素才能對建筑幕墻進行設計，進而達到高標準的節能效果。首先，建筑物的朝向是影響玻璃幕墻設計的直接因素。因為太陽輻射可以通過玻璃幕墻而進入房間，建筑物朝向的不同，導致了房間吸收熱量的不同。在我國房屋通常都是坐北朝南，朝南的一側可以吸收到充足的陽光，所以玻璃幕墻設計的最佳位置是朝南，盡量避免朝西或者朝東，阻礙房間對熱量的吸收。另外，玻璃幕墻可能會造成反射，所以最好不要面朝居民樓，影響居民的正常生活，造成光污染的現象。最近幾年，在一些大型公共建筑中，設計師采用雙層呼吸式玻璃幕墻的設計，顧名思義，雙層玻璃幕墻由內、外兩層玻璃幕墻組成，內外幕墻之間形成一個500～1000mm相對封閉的通風間層，空氣從外層幕墻下部的進風口進入，從上部的排風口排出，調節室內溫度。在寒冷地區，經過合理的設計，呼吸式內、外循環雙層玻璃幕墻均可采用，在建筑成本允許的情況下，合理應用雙層玻璃幕墻時，它與同類建筑的標準能耗相比，可以達到節能率50%左右。

4 建筑工程施工中的玻璃幕墻節能技術

在玻璃幕墻施工階段，對各種不同金屬材料、構配件連接處添加柔性墊片或絕緣墊片，防止電化腐蝕和熱量傳遞。結構膠施工要規范，必須在溫度和濕度相對穩定的車間施工，耐候密封膠施工前要清潔玻璃，雨天、夜晚、低溫、大風天氣等環境下禁止打膠作業，在接縫內打耐候膠應兩對面私結，不允許三面私結。幕墻與各層樓板、隔墻以及收邊收口出需用封堵巖棉（礦棉）應填充密實，不僅防火，還能有效提高隔熱保溫性能，幕墻玻璃周邊及建筑物內、外裝飾間所留縫隙，要采用柔性材料嵌填密封，上、下橫梁及邊立柱與主體結構間空隙處宜用發泡劑或保溫棉填充后再做裝飾處理。

5 結語

伴隨我國經濟的發展，人們生活水平的提高，居民對于生活品質的要求也越來越高。玻璃幕墻的出現不僅對于節能環保有重要的現實意義，而且也提高了居民的生活品質，對于居民的身心健康都是有積極作用的。因此，相關工作人員還要不斷地開拓創新，在此基礎上研究更加節能環保的建筑材料，促進建筑行業健康、持續、穩定地發展。

【1】翁啟奮.建筑玻璃幕墻節能技術探討[J].福建建材，2012（9）：86-87.

【2】曾連杰.建筑玻璃幕墻的節能技術探討[J].中國新技術新產品，2013（18）：75.

【3】宋哲.建筑玻璃幕墻的節能技術探討[J].門窗，2015（9）：16.

Discussion on Building Glass Curtain Wall Energy Saving Technology

DUANTao
（ChinaXinxingConstructionandDevelopmentGeneralCorporation,Beijing100039,China）

Inordertoimproveurbanairquality,thestateadvocatesthe concept ofenergyconservation and environmental protection .Construction industryis a pillar of national economy,but in terms of energy conservation and environmental protection also have to take efforts to intensify the rectification.Nowmore and more construction industry choose the energy conservation and environmental protection buildingmaterials,as a environment-friendly and beautiful new material, glasscurtainwall iswidelyused in the construction industryin recent years, promoted the development of themodern construction industry, andmade agreatcontributiontoenvironmentalprotectioncareerforthecountry.

building;glasscurtainwall;energysavingtechnology

TU5

A

1007-9467（2016）07-0034-02

2016-6-12

段濤（1978～），男，廣東深圳人，從事幕墻設計施工研究，（電子信箱）827564134@qq.com。