幕墻的保溫隔熱設計淺析

張永福 張聘

摘要：建筑幕墻保溫隔熱性能的高低會直接影響到建筑整體節能效果的優劣，建筑節能是國家可持續發展的戰略方針，為此國家制定了建筑節能的總體目標和發展規劃，因此，建筑幕墻的保溫和隔熱技術是建筑整體實現節能的關鍵環節，使用保溫隔熱技術的目的就是減少熱量傳遞，實現能源的合理使用和有效利用，提高能源利用率，是建筑能耗大幅度下降，節約采暖、空調和照明運行等費用，節約能源，改善環境。

關鍵詞：建筑節能;設計;保溫

建筑幕墻保溫隔熱性能的主要衡量指標是：傳熱系數和遮陽系數，阻隔室內外熱量的傳遞，即幕墻的熱工性能，是幕墻的主要性能之一，也是幕墻系統設計需要重點考慮的因素之一。在氣候寒冷地區，建筑幕墻的保溫性能為控制因素，保溫性能的實現主要增加幕墻結構的熱阻及提高幕墻的氣密性能，建筑幕墻的節能效果由幕墻結構的傳熱系數和氣密等級體現。在氣候炎熱地區，建筑幕墻的隔熱性能為控制因素，隔熱性能的實現主要是采取遮陽措施以及使用隔熱型材等技術實現。

從傳熱學角度來講，幕墻傳熱的基本方式有三種：熱傳導、對流換熱和輻射換熱。熱傳導：熱量從系統的一部分傳到另一部分或由一個系統傳到另一系統的現象叫做熱傳導。熱傳導是固體中熱傳遞的主要方式。在氣體或液體中，熱傳導過程往往和對流同時發生。對流：液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環流動使溫度趨于均勻的過程。對流是液體和氣體中熱傳遞的特有方式，氣體的對流現象比液體明顯。對流可分自然對流和強迫對流兩種。自然對流往往自然發生，是由于溫度不均勻而引起的。強迫對流是由于外界的影響對流體攪拌而形成的。加大液體或氣體的流動速度，能加快對流傳熱。熱輻射：物體因自身的溫度而具有向外發射能量的本領，這種熱傳遞的方式叫做熱輻射。熱輻射雖然也是熱傳遞的一種方式，但它和熱傳導、對流不同。它能不依靠媒質把熱量直接從一個系統傳給另一系統。在這三種基本方式中，熱量傳遞的物理本質決然不同。建筑幕墻傳熱通常是以輻射、對流、熱傳導三種方式同時進行，是綜合作用的效果。建筑外圍護結構的節能是通過具體的保溫和隔熱技術實現的，其核心目標就是減少熱量的傳遞。建筑幕墻建筑節能設計要求：在冬季最大限度的利用自然能源來取暖，多獲得熱量和減少熱損耗;夏季最大限度減少得熱并利用自然能源降溫、冷卻，以達到節能目的。

幕墻保溫隔熱設計需要考慮的因素：

一、保溫隔熱材料的選用

建筑幕墻屬于建筑外維護系統，在有保溫隔熱要求的幕墻系統設計過程中，既要考慮層間可視部位保溫隔熱設計，又要考慮非可視部位（如：窗間墻、窗檻墻、實體墻及封修部位等）設計。

（一）可視部位的保溫隔熱性能的設計既要考慮材料的傳熱系數，又要考慮材料的遮陽系數，傳熱系數描述的是因存在溫差而產生的熱傳遞，作用的機理是傳導和對流，材料組成要素是鋁框和玻璃，遮陽系數描述的是太陽輻射產生的熱傳遞，作用機理是輻射，組成要素與玻璃及其他輔助遮陽設施。可視部位保溫隔熱設計，可考慮降低以下幾種材料的傳熱系數來實現：

1.鋁型材，普通鋁型材是熱的良導體，其熱導率非常大，達到160W/m·K，采用隔熱條（熱導率為0.3W/m·K）的隔熱型材，可顯著降低熱導率，常用的隔熱條為尼龍隔熱條，其形狀、尺寸以及型腔的設計和輔助設施對降低型材的傳熱系數有決定性的作用。

2.玻璃的選擇，決定玻璃保溫隔熱性能的參數是：U值和遮陽系數，針對不同地區、不同建筑對保溫隔熱性能的要求，可選擇中空玻璃、單銀LOW-E中空玻璃、雙銀LOW-E中空玻璃、三玻雙中空玻璃以及真空LOW-E玻璃等，中空玻璃的中空層內填充惰性氣體可提高保溫隔熱性能，此外，采用暖邊中空間隔條技術，也可以顯著提高玻璃的隔熱性能。

（二）非可視部位的保溫隔熱設計主要考慮的是傳熱系數，保溫材料的選用直接影響保溫性能，常用的材料為巖棉板、玻璃棉、加氣混凝土、發泡水泥板，既有保溫性能，又能起到一定的防火作用。

二、建筑幕墻保溫隔熱性能的構造設計

建筑幕墻的保溫性能的優劣，節點構造設計至關重要，建筑物熱量的消耗主要是通過幕墻結構的傳熱和空氣滲透產生熱能損失，幕墻構造設計主要是提高幕墻系統的氣密性能和對保溫薄弱環節的加強處理。

提高幕墻系統的氣密性能主要有：1.選用優質的密封膠條，膠條的材質宜選用三元乙丙、氯丁橡膠、硅橡膠，設計合理的膠條槽口尺寸、膠條形狀及固定型材的壓緊配合尺寸。2.膠條施工安裝連續、直角對接嚴密可靠。3.合理設計密封膠條的位置及數量。4.選用優質的耐候密封膠，設計合理的膠口尺寸，并嚴格控制施工質量。5.單元幕墻十字接口的密封處理。

保溫薄弱環節的加強處理：1.金屬與石材幕墻選用保溫巖棉的厚度、容重、吸水率等相關參數選用及整體鋪裝方案。2.在嚴寒及寒冷地區應采用隱框玻璃幕墻系統。3.隱框幕墻及翻窗采用等片中空玻璃。4.建筑幕墻的收口處理，包括頂封修、底封修、側封修的保溫構造處理。5.透明幕墻層間位置保溫封修的構造處理。6.點式幕墻斷熱駁接頭的選用。7.全玻幕墻玻璃肋的設置方式。8.隱框單元幕墻玻璃四周護邊材料的選用。

保溫巖棉在幕墻的常見部位的使用，處理得當，可大幅提高建筑幕墻的保溫性能。幕墻層間位置使用保溫巖棉，按照建筑節能設計要求，該位置屬于非透明幕墻部分，在嚴寒及寒冷地區，其綜合傳熱系數為0.25～0.6之間，僅靠玻璃面板無法達到保溫要求，故采用背面增加巖棉保溫做法，同時鋁合金橫框位置存在保溫薄弱環節，故在橫框位置增設巖棉保溫，提高該部位整體保溫性能。幕墻頂、底、側封修的基本做法，常見問題是封修保溫巖棉設計、安裝遺漏，從保溫節能方面考慮，此處必須鋪設保溫巖棉。

三、結論

保溫材料的合理選用以及結構的設計的使用，是保證保溫設計的基礎，保溫材料的使用連續性和可靠性，對幕墻的熱工性能影響是很大的。相信對節能環保重視程度的與日俱增、建筑節能標準的不斷提高和完善，通過幕墻行業人員的不懈努力，堅持認真的對待每一個工程，我們一定會在建筑幕墻環保節能領域中做得更好。