玻璃幕墻節能環保設計簡要分析

張小勇 中建八局裝飾工程有限公司設計研究院幕墻二所所長

隨著全世界能源危機的不斷升級，人們的節能環保意識在逐漸提高，然而由于幕墻工程對于能源的消耗較大，如果不正確的加以引導和管理，就可能會導致大規模的能源浪費和消耗，不僅影響到我國能源的有效利用，還會對環境保護產生一定的影響，嚴重影響到我國社會經濟的發展以及社會的穩定和諧。因此，建筑業的可持續發展要以有效利用資源，融入節能環保理念為基礎。建筑幕墻的節能設計逐漸成為幕墻行業的必然趨勢。以下從幾個方面簡要分析玻璃幕墻節能環保設計。

1 玻璃幕墻節能環保設計理念

1.1 幕墻節能環保概念的提出

早在2009年，國務院首次提出發展“戰略性新興產業”時，節能環保產業就作為戰略性新興產業之一，納入政府視野。在2010年國務院發布的《關于加快培育和發展戰略性新興產業的決定》中，節能環保產業作為七個戰略性新興產業之首，被視為拉動經濟增長的新引擎。“十二五”期間，國務院連續發布了《“十二五”國家戰略性新興產業發展規劃》、《“十二五”節能環保產業發展規劃》等多個文件，推動節能產業加快發展。“十三五”時期，《“十三五”節能環保產業發展規劃》的發布，進一步向全社會闡明了國家加快推動節能環保的戰略意圖。為響應國家的號召，幕墻行業提出了節能環保的新概念。

1.2 影響玻璃幕墻節能環保的因素

玻璃幕墻對建筑能耗高低的影響主要有兩個方面：一是窗和透明幕墻的熱工性能影響到冬季采暖、夏季空調的室內外溫差傳熱;二是玻璃幕墻受太陽輻射影響而造成的建筑室內的升溫情況。冬季，通過幕墻進入室內的太陽輻射有利于建筑的節能，因此，減小幕墻的傳熱系數抑制溫差傳熱是降低幕墻熱量損失的主要途徑之一;夏季，通過幕墻進入室內的太陽輻射成為空調降溫的負荷，因此，減少進入室內的太陽輻射以及減小幕墻的溫差傳熱都是降低空調能耗的主要途徑。

1.3 玻璃幕墻節能環保的理論基礎

傳熱學是一門研究熱量傳遞規律的科學。鑒于幕墻室內外溫差的存在，熱量傳遞是幕墻節能環保的基礎，綜合研究熱量傳遞的三種基本方式（傳導、對流、熱輻射），建筑幕墻傳熱是以傳導、對流、熱輻射三種方式同時進行，綜合作用的結果。

1.4 玻璃幕墻節能環保性能化設計

幕墻的性能等級是依據建筑物所在的地區的地理、氣候條件、建筑物高度、體型、環境以及建筑物的重要性等，并結合招標文件中的具體規定而選定的，其分級符合國家現行規范《建筑幕墻》GB/T 21086-2007的規定。

在設計過程中應對玻璃幕墻的隔熱、保溫、通風和密封性能進行充分的考慮，合理進行設計，通過對建筑幕墻性能上的控制，以期達到技術先進、經濟合理、安全適用、保證質量、節能環保的目標。

2 玻璃幕墻實現節能環保手段

2.1 材料方面

2.1.1 鋁型材斷橋處理

隔熱斷橋鋁兩面為鋁材，中間用塑料型材腔體做斷熱材料。采用隔熱型材內外框軟性結合，邊框采用一膠條，雙毛條的三密封形式，關閉嚴密，這種創新結構設計，兼顧了塑料和鋁合金兩種材料的優勢，同時滿足裝飾效果和材料強度及耐老性能的多種要求。隔熱斷橋鋁塑型材可實現幕墻的三道密封結構，合理分離水氣腔，成功實現水氣等壓平衡，顯著提高幕墻的水密、氣密及隔聲性能。

2.1.2 節能玻璃應用

節能玻璃通常指的是隔熱和遮陽性能好的玻璃。使用這類玻璃以后可以大大減少住宅、辦公大樓的耗電量，節省空調、暖氣的使用費。在幕墻工程中最為廣泛的為中空Low-E鋼化玻璃，此種玻璃兼具了低輻射鍍膜玻璃和中空玻璃的優點。利用Low-E玻璃對于太陽光可見光和近紅外光有較高的透過率，起到自然采光，節省照明費用。充分發揮鍍膜對陽光中和室內物體所輻射的熱射線可有效阻擋的特性，使夏季室內涼爽而冬季則有良好的保溫效果，總體節能效果明顯；同時通過中空玻璃層間干燥氣體導熱系數極小的優勢，有效保溫隔熱、降低能耗、降低噪音，大大提高了玻璃幕墻的節能環保。

2.1.3 密封材料

幕墻的氣密性應符合設計規定的等級要求，幕墻的密封條是確保密封性能的關鍵材料。密封條的品種、規格很多，應進行認真比較選擇。選材時應注意：一是材質，要求硬度適中、彈性好、耐老化性能好；二是斷面和尺寸應適合工程的實際，不會產生過大、過小或與型材間隙不配套等情況，工程規模較大的工程，還可以與廠家配合，設計專用的密封條。密封條應鑲嵌牢固、位置正確、對接嚴密，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。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。

2.1.4 保溫隔熱材料

在間墻與層間，采用保溫隔熱材料填充幕墻與建筑主體之間的空隙，使房間的獨立控溫得到保證。玻璃幕墻采用礦棉、巖棉、玻璃棉等來充當保溫隔熱材料，其具有良好的保溫隔熱性、較低的導熱系數及650攝氏度的最高使用溫度等優點。幕墻節能工程使用保溫材料時應注意以下幾點：一是保證保溫材料的燃燒性能等級必須滿足設計和有關文件的要求；二是要求保溫材料的厚度不小于設計值；三是要求安裝牢固；四是保溫材料在安裝過程中應采取防潮、防水措施。只有施工與設計都按規范要求進行，保溫隔熱材料就能起到很好的節能效果。

2.2 構造處理

2.2.1 按排風量要求選擇百葉

越來越多的辦公樓采用分體空調，幕墻上對應空調室外機位置設置排風百葉是最常見的做法，但必須計算百葉排風量，不能只求美觀和防水而盲目加密百葉片，以免造成空調機組熱交換困難而長期工作，浪費電能。在滿足空調排風量的前提下，再用鋁塑板做百葉周邊的收口，內填隔熱綿，這樣既可防水排水，也可隔熱保溫。

2.2.2 開啟窗的設計

根據房間分布情況確定開啟扇的開啟數量、大小，在室外溫度和濕度等環境令人更舒適時，可開啟窗扇。這樣一來可增加室內空氣的流動性，通過流動的自然風，可以使人感到更加自然舒適，二來可以不開空調，節約電能。但到了使用空調時候，開啟窗的氣密性則必須達到幕墻性能設計時的氣密性要求。

2.3 幕墻形式

2.3.1 光電幕墻

隨著全球經濟的快速發展以及能源消耗的日益增加，常規的能源已經不能滿足人們的生產和生活的需求，加之人們對于節能環保意識的增強，使得人們開始廣泛的推廣和實施太陽能利用技術，并提出了“建筑物產生能源”的概念，推動了光電技術應用于建筑物的科研和利用。從此之后，光電幕墻開始被研發和使用，光電幕墻是一種集發電、隔熱、安全、隔音、裝飾功能于一體的新型建筑幕墻技術。

2.3.2 生態幕墻

生態幕墻是為人的需求和環境而設計，最終目的是創造舒適，健康的居住生活環境，提高自然、經濟、社會的綜合效益，滿足可持續發展的要求，真正做到綠色、環保和節能。生態幕墻技術主要是在建筑與周邊的生態環境之間建立一個緩沖的區域，在一定程度上既可以防止各種不良氣候條件對于室內環境的影響，也可以發揮微觀氣候調節的功效，從而可以起到滿足人們舒適的要求，并且能夠達到適當節能的目標。拓寬了幕墻的新視野和新技術，對現代幕墻的實踐和理論是一種補充和拓展，有著跨時代的重要意義。

2.3.3 雙層幕墻

雙層動態的節能幕墻主要是指由雙層結構組合而成的幕墻，由外層幕墻、內層幕墻、進風幕墻、遮陽幕墻、出風裝置共同組成。內層幕墻一般都有能夠開啟的門窗，在外層幕墻的遮擋下，室外環境再惡劣也能保證內層門窗的正常開啟和使用。外層幕墻的進出風口和內層門窗的開啟均能受到控制。內外層之間的熱通道，可利用太陽能產生煙囪效應或溫室效應，從而做到既保證必要的通風、換氣，又能夠節約能源。

3 目前存在的節能環保問題

3.1 建筑設計單位缺乏綠色節能知識

我國目前是世界上對幕墻進行生產加工以及使用量最大的國家，但是幕墻中的節能環保技術含量卻不高。我國主要是由建筑單位對節能環保幕墻進行設計，其中對于其設計的追求標準是不相同的，并且定義非常的模糊，因此也就導致其歸屬權限不夠明確。

3.2 幕墻設計機制落后

目前，門窗幕墻的設計機制還比較落后，從而對其設計發展產生了一定的阻礙。我國對于幕墻的設計則主要是以施工為主，必須要把建筑施工放在首位。就是因為對于幕墻的設計過分的依賴于建筑施工，其也對其發展產生了一定的阻礙。另外幕墻設計的市場競爭力，主要集中在價格低廉、采光性好以及美觀大方等，這也就導致在進行幕墻節能設計中失去了一定的動力。

3.3 幕墻設計缺少對建筑設計的溝通

隨著人們居住環境要求的變化，也不再僅僅局限在對于建筑基本功能的要求，也開始對節能環保等開始進行追求，對于幕墻的設計要求更高。由于目前在進行幕墻設計過程中，對于建筑設計的精髓體現的并不明顯，因此也就導致其設計出來的幕墻和建筑的設計理念并不相符，因而非常容易讓人們產生一種不協調的感覺。所以在進行幕墻設計的時候，一定要和其建筑設計理念相互融合，以能夠設計出和建筑的整體設計相符合的幕墻。

3.4 高新技術的應用存在誤區

運用高科技技術的目的，是通過科學技術手段的應用而達到建筑的高舒適度低能耗以至零能耗。現在的設計中很多企業盲目要求使用某項新技術、新材料等高新技術和產品，而忽略了工程本身的要求，這樣做很難達到真正的節能環保目的，還有可能因技術結合存在偏差而造成后期的能源浪費，給環境增加負擔；高新技術的運用應當成系統地去考慮，各單項技術之間應當互相配合，形成一個有機的整體。

節能環保問題是人們目前最為重視的問題之一，對于在建筑行業廣泛應用的節能幕墻技術而言，正是人們呼聲的必然產物。對于耗能較為嚴重的建筑幕墻行業來說，降低能源消耗的要求也越來越強烈，這就需要幕墻的設計人員根據工程狀況來做出更多的努力。