建筑玻璃幕墙的节能设计研究

建筑玻璃幕墙的节能设计研究

【摘 要】玻璃幕墙是现代建筑较多采用的外围护结构之一，研究玻璃幕墙的节能设计对建筑节能工作的开展有重要意义。玻璃幕墙越来越多地被应用于建筑外立面，而大面积玻璃幕墙在提供良好采光的同时却又带来了采暖与制冷能耗高的隐患，其节能问题已经成为建筑行业能否可持续发展的关键环节，它是建筑能耗的一个薄弱环节。

【关键词】建筑；玻璃幕墙；节能设计

0.前言

随着经济的发展和社会的进步，玻璃幕墙在建筑上的应用越来越多，在一些公共建筑特别是高层办公楼中，玻璃幕墙几乎成了建筑立面的代言。建筑节能是当前我国建筑界关注的重点问题之一，而玻璃幕墙的保温隔热性能较差，与传统墙体相比差距很大，其热损失是传统墙体的6～7倍，玻璃幕墙成了制约此类建筑节能的瓶颈。因此，对玻璃幕墙进行节能设计具有重要意义。

1.节能型玻璃幕墙的设计原则

建筑幕墙的节能是在对建筑周边的自然环境，如光线、温度、风压、气候状况等充分分析和了解的基础上，针对建筑本身的朝向、高度、室内功能等特点，通过有效地系统技术和产品对室内环境起到适应和调整的过程。这个过程需要综合多种因素考虑，需要处理多种关系，如隔热和得热、采光和遮阳、通风和热交换的关系，气密性、水密和传热、隔声的关系等等。这个过程不应仅仅依据于单一的状态指标，如传统的传热系数K值就能够说明和解决的。因此，节能玻璃幕墙的设计应遵循如下原则：（1）科学性：需综合、全面权衡各因素，充分考虑其功能、性能等诸多方面，合理选型（幕墙的型式和窗墙面积比）、选材和构造。幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。（2）适用性：结合环境因素与项目的具体情况，参照标准规定与方要求，认真落实国家有关节能政策， 同时要处理好建筑低能耗与高舒适度的关系。（3）经济性：建筑玻璃幕墙只是建筑围护结构的一部分，只是建筑节能的一个方面，节能的考虑需全盘考虑，只有达到节能与经济的统一才能体现节能的作用与价值。（4）进行幕墙热工设计时，必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。

2.选择新型节能玻璃材料

2.1热反射镀膜玻璃

热反射镀膜玻璃又称阳光控制镀膜玻璃，是指具有反射太阳能作用的镀膜玻璃。其最大特点是利用镀膜能透过可见光，而把起加热用的远红外光反射到室外，同时玻璃材料吸收的太阳热能被镀膜所隔离，使热主要散发到室外一侧，尽可能

地减少太阳的热作用。

2.2低辐射玻璃和多功能镀膜玻璃

低辐射玻璃、多功能镀膜玻璃又称保温镀膜玻璃，这类材料的特性是对可见光高通透，对红外线辐射高反射，特别是对远红外辐射有极高的反射率，可让80%的可见光进入室内，同时又能将90%以上的室内物体所辐射的长波保留在室内，透明性很好，广泛用于美术馆以及科学实验楼等。

2.3薄膜型热反射材料贴膜玻璃

薄膜型热反射材料是一种新型功能复合材料，它不仅能反射较宽频带的红外线，还具有较高的可见光透射率。由于在透明的PET、PC薄膜上形成晶态组分和界面组分的金属膜，因而薄膜型热反射材料贴膜玻璃具有高反射率、高透射率和选择性透光特性。该玻璃在建筑上有极为广泛的应用前景，是一种良好的节能材料。

2.4中空玻璃

现今中空玻璃的大幅度发展的主要原因是聚硫胶的出现和在中空玻璃中的广泛应用。中空玻璃是通过在两层平板玻璃中间利用间隔框架隔开，周边密封，充入干燥空气并填入少量干燥剂保持空气干燥而制得的。

3.玻璃幕墙的耗能及其节能措施

3.1玻璃节能评价的主要参数

自然界中热量的传递通常有三种形式：对流、辐射和传导。由于玻璃是透明材料，通过玻璃的传热除上述三种形式外还有太阳能量以光辐射形式的直接透过。衡量通过玻璃进行能量传播的参数有玻璃的传热系数K值、太阳能透过率、遮蔽系数、相对热增益等。（1）K值是用来表征在一定条件下热量通过玻璃在单位面积、单位温差（通常指室内温度与室外温度之差一般 1℃或1K）、单位时间内所传递焦耳数， 它的单位通常是W/m2。K。K值是玻璃的传导热、对流热和辐射热的函数， 它是这三种传热方式的综合体现。玻璃的K值越大，通过玻璃的能量损失就越多，越不利于节能。（2）太阳能参数透过玻璃传递的太阳能其实有两部分，一是太阳光直接透过玻璃而通过的能量；二是太阳光在通过玻璃时一部分能量被玻璃吸收转化为热能，该热能中的一部分又进入室内。（3）遮蔽系数 相同条件下，太阳辐射能量透过某玻璃组件的量与透过3mm厚普通透明平板玻璃的量之比就是该玻璃组件的遮蔽系数，用SC表示。遮蔽系数越小，阻挡阳光直接辐射的性能越好。

3.2幕墙密封材料

（1）橡胶密封胶条 减少幕墙玻璃板与框架之间间隙可采用隐框玻璃幕墙。

减少明框玻璃幕墙玻璃与玻璃框的间隙，可在内外两侧均采用橡胶密封胶条，依靠胶条自身的弹性在槽内起密封作用。密封胶条与玻璃接触的一侧设计成波浪型，能有效地阻止空气渗漏。要求胶条具有耐紫外线、耐老化、耐永久变形，耐污染等特征。（2）硅酮耐候胶硅酮耐候胶，又称为硅酮耐候密封胶。主要用于各类幕墙表面的密封嵌缝。具有优良的耐水性和耐候性，耐紫外线照射， 且在低温时弹性好，高温时不流淌，耐污染和低透气率等特征。

3.3玻璃幕墙的遮阳

玻璃幕墙遮阳的必要性：玻璃幕墙是现代建筑较多采用的外围护结构，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，是传统墙体失热损失的5-6倍，单层玻璃幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40%左右。在国内，随着市场经济的发展，建筑节能是中国经济社会可持续发展的迫切需要，建设单位和设计单位的节能环保意识也不断提高，对玻璃幕墙的节能要求也不断的提高，现阶段提高玻璃幕墙隔热保温性能的主要措施有：（1）采用Low-E玻璃、热反射玻璃、中空玻璃等玻璃处理技术以减少太阳透过玻璃的直接辐射。（2）采用铝塑复合材料、断热铝型材等高热阻材料。以上隔热保温措施原理比较简单，使玻璃幕墙结构的传热系数大大降低。这些节能措施在建筑现阶段已应用较广。虽然玻璃幕墙建筑采用遮阳措施能达到更好的隔热节能作用，但在国内，现阶段各方对此重视不够。一栋设计不良的全为玻璃幕墙建筑的全年空调耗电量，可能是一般混凝土外墙大楼的四倍。故玻璃幕墙建筑的节能比其他建筑产品节能更为重要。所以玻璃幕墙的遮阳技术也是建筑物是节约能源最有潜力的工具。

4.结语

玻璃幕墙的节能设计要遵循科学性、适用性、经济性和安全性的原则，从材料节能、构造节能、辅助措施节能三个方面统筹考虑，选择合适的节能玻璃、节能型材，采用适宜的节能构造做法，辅以适当的辅助节能措施，使建筑玻璃幕墙在满足功能和美感的同时解决高能耗问题。

【参考文献】

[1]侯菊，郑钧升.玻璃幕墙的能耗及节能设计[J].建筑科学，2008（31）：71.

[2]曲侃.建筑玻璃幕墙的节能设计研究[J].科技信息，2007（23）：115～116.