玻璃幕墙的能耗及节能设计王涛

玻璃幕墙的能耗及节能设计王涛

王涛

济南风豪自动化科技有限公司山东济南250033

摘要：现阶段，我国的建筑面积越来越大、楼层越来越高。施工规模的不断扩大，建筑业的不断繁荣，带动了各种各样幕墙施工技术的发展。近年来，幕墙不仅广泛应用于各种建筑物的外墙，还应用于各种功能的建筑内墙，在现代幕墙广泛采用并为居民创造了更为舒适的工作生活环境的同时，也造成了巨大的能源消耗，使得我国的经济发展和人们生活水平的提高缺乏强有力的支持。因此，加强幕墙的节能设计，已经势在必行。

关键词：玻璃幕墙；节能设计

1.玻璃幕墙节能设计的重要性

玻璃幕墙因其形式上具有通透性强、整体性好等特点，在建筑设计中受到诸多设计师与投资者的青睐，尤其是广泛用在高层建筑中。从节能设计的角度，幕墙结构控制透明幕墙的使用面积并选择合适的朝向，但事实却并非如此。在幕墙建筑实践中，规范要求窗墙比应小于70%，但在具体建筑设计中为了追求立面效果等原因，透明部分面积远远超过非透明部分，且四面都运用幕墙的建筑形式也屡见不鲜。因此，玻璃的节能效果在幕墙建筑整体的综合节能性能中占有较大比重。

2材料节能

材料节能就是在玻璃幕墙选材时，选用节能型材料，包括节能玻璃和节能型材。

2.1玻璃幕墙常用的节能玻璃有：吸热玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃、光电玻璃等。

吸热玻璃是一种能够吸收太阳辐射的平板玻璃，包括本体着色和表面镀膜两类：本体着色吸热玻璃是在无色透明平板玻璃中加入特殊着色剂，采用浮法、垂直引上法、平拉法等工艺生产；表面镀膜吸热玻璃是在玻璃表面喷镀吸热的氧化物薄膜形成的吸热玻璃。吸热玻璃能把太阳能吸收转化为热能，然后通过导热、对流和辐射的形式把热能散发出去，从而减少了进入室内的太阳能，降低了空调制冷费用。

镀膜玻璃分为热反射镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃两种。热反射镀膜玻璃是在玻璃表面镀上金属、非金属及氧化物薄膜，使其对太阳光具有一定的反射作用，将太阳能反射回大气中，阻挡太阳能进入室内。热反射镀膜玻璃有良好的控光性和隔热性，对太阳辐射熟反射率可达30％，可以有效减少进入室内的热量，节约能耗。此外，热反射镀膜玻璃具有单向透视性，迎光面具有镜面反射效果，而背光面则可以透视。低辐射镀膜玻璃，也就是我们常说的Low－E玻璃，它能吸收大量红外线辐射热，又保持良好的可见光透射率，对远红外线则具有80％以上的反射率，节能效果明显。冬季，低辐射镀膜玻璃可以将室内的热辐射反射回室内，减少室内热量换失；夏季，将室外的热辐射反射出去，减少室内空调制冷负荷。与热反射镀膜玻璃相比，它的透光性好，节能效果好，遮阳系数低。

中空玻璃是将普通浮法玻璃、钢化玻璃、镀膜玻璃等两层或多层平板玻璃隔开，并用密封胶密封，内部充入干燥空气、惰性气体等。由于空气的导热系数仅是玻璃的1/27，并且间层内气体不产生对流，因此中空玻璃有较好节能效果。中空玻璃大幅提高了玻璃幕墙的隔声和保温隔热性能，而且具有很好的防结露性能。

真空玻璃用适当分布的微粒支柱做间隔，间隙层只有0.1mm-0.2mm，空腔内抽成真空，真空度达到0.1帕以上，总厚度最薄只有6mm左右。真空玻璃具有比中空玻璃更好的保温隔热性能，其保温性能是中空玻璃的2倍，是单片普通浮法玻璃的4倍。由于真空玻璃热阻较高，因此真空玻璃具有很好的防结露性能，也不会出现普通中空玻璃经常出现的“内结露”现象。

光电玻璃是在两层玻璃内设太阳能光电模块、金属导线、聚乙烯经塑料(EVA)胶片，并配合外部充电、蓄电系统形成太阳能发电系统。光电玻璃透光率较差，一般设于屋面、南向墙面等阳光充足部位。

2.2玻璃幕墙常用的节能型材有铝塑复合材料、断热铝型材等高热阻材料等。

玻璃幕墙的金属框架虽然在幕墙外表面占的比例较小，但由于其多为铝合金或不锈钢材料，导热系数较大，热量容易损失。为提高金属框架的热阻，在保证材料的力学性能的前提下，可以选用断热桥型节能型材，如断热桥铝型材，用隔热条将铝合金型材分隔成两个部分，减少两部分之间的热传递，达到节能的效果。

3玻璃幕墙构造节能

玻璃幕墙的构造节能是指通过特殊的构造做法，提高玻璃幕墙的保温隔热性能。双层玻璃幕墙就是一种采用构造节能的玻璃幕墙。

双层玻璃幕墙是由内、外两层玻璃幕墙组成，两层幕墙中间形成一个通道，可以在两层幕墙设置进风口和出风口。双层玻璃幕墙独特的夹层设计，使得其保温隔热性能有了很大的提高，还可以在夹层设遮阳构件，既能有效遮阳，又不破坏建筑外观。

双层通风玻璃幕墙是双层玻璃幕墙的进一步发展，分为封闭式内循环双层通风玻璃幕墙和敞开式外循环双层通风玻璃幕墙两种。前者在内层玻璃幕墙设置进风口和出风口，通过电机强制抽风，空气完全为室内循环。后者在外层玻璃幕墙设置进风口和出风口，自然通风，节能效果更为明显。

敞开式外循环双层通风玻璃幕墙的工作原理为：夏天，进风口和出风口开启，内外两层幕墙中间的空气受到阳光照射被加热，由于烟囱效应而自下往上流动，带走了通道内的热量，内侧幕墙的外表面温度降低，减少了空调的制冷费用；冬天，进风口和出风口关闭，内外两层幕墙间的空气由于阳光的照射，温度升高，减少室内和室外的温差，提高了内侧幕墙外表面的温度，从而降低室内的采暖费用。

4辅助措施节能

玻璃幕墙的辅助节能措施有：为玻璃幕墙设置遮阳系统、利用密封材料增加玻璃幕墙的气密性等。

4.1为玻璃幕墙设置遮阳系统，可以有效减少太阳光的直接照射，从而避免室内过热，是夏季建筑防热的重要措施。常见的遮阳系统有遮阳板、遮阳百叶、遮阳格栅、遮阳卷帘、窗帘、遮阳植物等。

玻璃幕墙的遮阳系统按其所在位置分为：外遮阳、内遮阳和双层玻璃幕墙中间遮阳。

外遮阳通常采用遮阳百叶、遮阳卷帘、遮阳格栅和遮阳板等，由于在室外，遮阳构件长期受到风、雨等外界因素影响，对构件的结构强度、耐久性和耐候性要求较高。同时，在建筑低层部位，还可以采用落叶植物外遮阳，夏季利用植物的阴影遮阳，降低幕墙周围的温度，冬天植物叶子落光则可以为室内提供更多日照。

内遮阳是在玻璃幕墙内侧采用传统的窗帘、遮阳百叶、遮阳卷帘等遮阳。遮阳材料可以将部分太阳辐射反射到室外，但是遮阳材料和玻璃本身所吸收的太阳辐射，大部分又传递给了室内。因此，相对于外遮阳而言，内遮阳的效果要差一些。内遮阳最普遍的就是窗帘，其遮阳效果取决于窗帘阳面材料的性质。新型的纳米材料窗帘对紫外线辐射具有很强的反射作用，还有特殊的选择和吸收性能，可将紫外线能量转换成热能或其他无害低能形式予以释放或消耗，达到防暑、隔热的作用。

双层玻璃幕墙间的遮阳系统可以采用机械控制的遮阳百叶、遮阳卷帘等。这种遮阳系统既不影响建筑外观，又充分利用了玻璃幕墙之间的空间，还取得了节能效果。

4.2玻璃幕墙的气密性也是影响玻璃幕墙节能效果的一个重要因素，为增加玻璃幕墙的气密性，通常在玻璃与型材之间、幕墙玻璃之间通过密封材料密封，常用的密封材料有：橡胶密封条、硅酮耐候胶等。

橡胶密封条用于幕墙与型材之间，依靠胶条自身具有的弹性起密封作用。橡胶密封条与玻璃接触的一侧设计成波浪型，可以有效地阻止空气渗透。橡胶密封条具有耐紫外线、耐老化、耐永久变形等特征。

硅酮耐候胶，又称硅酮耐侯密封胶，主要用于幕墙玻璃之间的密封嵌缝。硅酮耐候胶具有优良的耐水性、耐侯性、耐紫外线照射、耐污染等特点，低温时弹性好，高温时又不流淌，是一种很好的密封材料。

参考文献：

[1]傅春林.现代幕墙建筑设计中的节能设计探讨[期刊论文]《城市建设理论研究（电子版）》-2012年3期.

[2]刘定嘉.建筑设计中的幕墙节能设计[期刊论文]《科技风》-2009年17期.

[3]林锡护.浅析现代建筑玻璃幕墙中的节能设计[期刊论文]《城市建设理论研究（电子版）》-2012年5期.