建筑幕墙玻璃节能性能的研究

林湘生　黄得杨

摘 要：文章就单层玻璃幕墙的节能技术、双层玻璃幕墙的节能技术、幕墙利用太阳能节能等问题进行了探讨。

关键词：建筑幕墙；节能技术

玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、混凝土使用量，对于减少高耗能建材使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助；但玻璃幕墙作为建筑外围护结构，其保温、隔热性能均远不及传统墙体，是传统墙体热损失的5～6倍。幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40%左右，故幕墙节能在我国公共建筑设计节能中有极其重要的地位。

1 玻璃幕墙节能材料选用

玻璃幕墙是公共建筑中应用较广泛的一种围护结构，它具有轻质、透明、美观等优点，然而，它是建筑物热交换、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，故玻璃幕墙的建筑节能有及其重要的地位。

1.1 玻璃选用。玻璃的面积占玻璃幕墙建筑立面的绝大部分，参与热交换的面积较大，因此，玻璃的选用是关键。使用节能玻璃，可比单层普通玻璃节能75%左右。近年来，随着科学技术的不断发展，出现了以下有利于节能的新型玻璃。

1.2 阳光辐射控制玻璃。通过改变玻璃的光学特性来实现对太阳辐照的选择性屏蔽，从而达到环保节能效果。

1.2.1 光谱选择透过性玻璃。它实际上是Low-e 玻璃、热反射玻璃等技术的延伸。简单的讲，就是通过在玻璃表面覆盖一层或几层特殊材料涂层，使得玻璃对不同波长的太阳辐射或热辐射具有不同的透过率。这样，可以使大部分可见光透过，最大限度地利用自然光照亮室内，又能阻挡红外光、远红外光、紫外光，阻断热辐射。也可以使用其相反的特性，阻挡可见光，透过热量，从而适用于高纬度地区及消除室内的眩光，同时利用太阳辐射热来加热室内空气，这样就可以从采光和制冷（或采暖）两方面同时起到节能效果。

1.2.2 透过率可调玻璃。它随环境变化而改变自身的透过特性。根据玻璃特性改变的机理不同，可分为热致变色玻璃、光致变色玻璃和电致变色玻璃。热致变色玻璃是玻璃随着温度升高透过率降低。光致变色玻璃是玻璃随光强度的增大透过率降低。电致变色玻璃则是当有电流通过的时候玻璃透过率降低。

2 双层玻璃幕墙的节能技术

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，同时在外层幕墙设置进风口和出风口见下图。为了使立面通透、视野开阔，内层幕墙可一般采用悬窗结构形式。还有一种方法是设置通风器，通风器可安装在幕墙的顶部，使得控制方便，通风换气更自然、柔和，使人更加舒适。与传统玻璃幕墙相比，双层玻璃幕墙独特的夹层设计，不仅在提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能，更重要的是，为遮阳构件提供一个栖身之地，使之既能有效遮阳，又不破坏建筑外观。

2.1 双层玻璃幕墙节能原理。双层玻璃幕墙在夏季利用“烟囱效应”，通过自然通风换气，降低室内温度；在冬季能产生温室效应，提高保温效果，降低取暖能耗。双层玻璃幕墙在夏季的阳光照射下，幕墙通道中的空气被加热，使空气自下而上地流动，从而带走通道中的热空气，达到降低房间温度的作用。同时，可以放下半透明卷帘，通过卷帘反射后除去大部分太阳辐射，降低房间温度，减少降温负荷，起到节约能源的目的。在冬季，双层玻璃幕墙可关闭外层幕墙的通风口，这样幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高，减少室内和室外的温度差，也减少了室内温度向外界传递，起到房间保温功效，降低房间取暖费用。

双层玻璃幕墙构造图

2.2 通过强化通风降温降低能耗。幕墙周边的温度往往要比气象观测温度高几度，对于每层隔断的双层玻璃幕墙，幕墙中的换气量更取决于风速和风向，而不是烟囱效应； 在设计中应该将双层玻璃幕墙空间与通风口隔断以防止夏季热风倒灌，或者向德国Debis 中心那样在炎热的季节完全打开外表幕墙，但是这种设计的造价较高，同时导致冬季保温性能降低。

3 玻璃幕墙节能新技术

3.1 太阳光变向照明技术。它取代了传统的遮阳构件，利用幕墙上的光线反射装置把室外的日光反射到室内的天花板上，再由天花板反射到工作或者生活区域，为人们提供照明。这样的光照条件比传统的以“光柱”形式进入室内的太阳光更为柔和、均匀，消除了由直接入射的强烈阳光在电脑或者电视屏幕上造成的眩光，并改善了日光在整个房间甚至建筑物的分布，可以深入到各个边角区域，减少照明费用。

3.2 太阳能光电幕墙。光电幕墙是根据光电转换原理，在两层玻璃中安放特殊的太阳能电池，是一种集发电、隔音、隔热、装饰等功能于一体的新型建筑幕墙。光电幕墙除了具有普通幕墙的性能外，最大的特点是具有将光能转化为电能的功能。它利用太阳能发电技术，把以前被当作有害因素而屏蔽掉的太阳光，转化为能被人们利用的电能，在这个过程中不会产生噪音以及有害物质。光电幕墙把太阳能发电技术集成到建筑幕墙产品中，不占用专门的土地，而且太阳能光电板也可以替代传统的玻璃等幕墙面板材料，无需重复投资。

3.3 生态化技术。玻璃幕墙借助嵌入式的绿化设计解决遮阳和通风问题，可以取得一举多得的效果。最初单块玻璃幕墙绿化是绿化植物倚着玻璃幕墙种植，这样做可以基本达到遮阳和景观的目的，还有一定的隔热作用，但关键是没有解决自然通风问题； 立体水平绿化是在玻璃幕墙的不同水平间距之间实施大面积的绿化，例如在高层建筑避难层的外面建空中花园并留通风口，虽然通风口的开通不能使旁边的房间达到最佳通风的效果，但可使整栋建筑气流流通，整体上效果良好； 竖直幕墙绿化是把每一玻璃块之间的竖直位置加宽，成为绿色玻璃带，绿色玻璃带分内外两层，其中外层是疏通的网格状或百叶状的合成有机物质，能储存大量水分，为垂直植物（如爬山虎、吊兰等）提供营养，利用植物根部的吸附作用，让植物生长在幕墙的钢架之间或玻璃块之间。这样，既能解决玻璃幕墙光污染的问题，又能解决温室效应。

4 结语

（1）玻璃幕墙的节能效果与幕墙设计有密切关系，传统单层玻璃幕墙可以采用减少玻璃幕墙的使用面积、建筑方位的调整、采用不同形式的遮阳、选择合理的玻璃幕墙材料及安装时增强其密封性等方法来减少能耗。（2）双层玻璃幕墙，其主要的节能措施是改变两层玻璃幕墙间空气的导热性能以及加强其流通。（3）热缓冲区的设置不仅有利于减少室内空调的能耗，而且可以成为一个绿色的休憩场所。（4）主动式太阳能节能是建筑幕墙节能设计趋势所在，其中光电幕墙就是利用太阳能发电综合节能良好范例。

参考文献

[1] 刘念雄，秦佑国.建筑热环境[M].北京：清华大学出版社，2005.

[2] 清华大学建筑节能研究中心.2009中国建筑节能年度发展研究报告[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3] 佘远逢，刘建国.节能环保技术在某大型公共建筑中的综合应用[J].施工技术，2009（5）：38-39.

摘 要：文章就单层玻璃幕墙的节能技术、双层玻璃幕墙的节能技术、幕墙利用太阳能节能等问题进行了探讨。

关键词：建筑幕墙；节能技术

玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、混凝土使用量，对于减少高耗能建材使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助；但玻璃幕墙作为建筑外围护结构，其保温、隔热性能均远不及传统墙体，是传统墙体热损失的5～6倍。幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40%左右，故幕墙节能在我国公共建筑设计节能中有极其重要的地位。

1 玻璃幕墙节能材料选用

玻璃幕墙是公共建筑中应用较广泛的一种围护结构，它具有轻质、透明、美观等优点，然而，它是建筑物热交换、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，故玻璃幕墙的建筑节能有及其重要的地位。

1.1 玻璃选用。玻璃的面积占玻璃幕墙建筑立面的绝大部分，参与热交换的面积较大，因此，玻璃的选用是关键。使用节能玻璃，可比单层普通玻璃节能75%左右。近年来，随着科学技术的不断发展，出现了以下有利于节能的新型玻璃。

1.2 阳光辐射控制玻璃。通过改变玻璃的光学特性来实现对太阳辐照的选择性屏蔽，从而达到环保节能效果。

1.2.1 光谱选择透过性玻璃。它实际上是Low-e 玻璃、热反射玻璃等技术的延伸。简单的讲，就是通过在玻璃表面覆盖一层或几层特殊材料涂层，使得玻璃对不同波长的太阳辐射或热辐射具有不同的透过率。这样，可以使大部分可见光透过，最大限度地利用自然光照亮室内，又能阻挡红外光、远红外光、紫外光，阻断热辐射。也可以使用其相反的特性，阻挡可见光，透过热量，从而适用于高纬度地区及消除室内的眩光，同时利用太阳辐射热来加热室内空气，这样就可以从采光和制冷（或采暖）两方面同时起到节能效果。

1.2.2 透过率可调玻璃。它随环境变化而改变自身的透过特性。根据玻璃特性改变的机理不同，可分为热致变色玻璃、光致变色玻璃和电致变色玻璃。热致变色玻璃是玻璃随着温度升高透过率降低。光致变色玻璃是玻璃随光强度的增大透过率降低。电致变色玻璃则是当有电流通过的时候玻璃透过率降低。

2 双层玻璃幕墙的节能技术

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，同时在外层幕墙设置进风口和出风口见下图。为了使立面通透、视野开阔，内层幕墙可一般采用悬窗结构形式。还有一种方法是设置通风器，通风器可安装在幕墙的顶部，使得控制方便，通风换气更自然、柔和，使人更加舒适。与传统玻璃幕墙相比，双层玻璃幕墙独特的夹层设计，不仅在提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能，更重要的是，为遮阳构件提供一个栖身之地，使之既能有效遮阳，又不破坏建筑外观。

2.1 双层玻璃幕墙节能原理。双层玻璃幕墙在夏季利用“烟囱效应”，通过自然通风换气，降低室内温度；在冬季能产生温室效应，提高保温效果，降低取暖能耗。双层玻璃幕墙在夏季的阳光照射下，幕墙通道中的空气被加热，使空气自下而上地流动，从而带走通道中的热空气，达到降低房间温度的作用。同时，可以放下半透明卷帘，通过卷帘反射后除去大部分太阳辐射，降低房间温度，减少降温负荷，起到节约能源的目的。在冬季，双层玻璃幕墙可关闭外层幕墙的通风口，这样幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高，减少室内和室外的温度差，也减少了室内温度向外界传递，起到房间保温功效，降低房间取暖费用。

双层玻璃幕墙构造图

2.2 通过强化通风降温降低能耗。幕墙周边的温度往往要比气象观测温度高几度，对于每层隔断的双层玻璃幕墙，幕墙中的换气量更取决于风速和风向，而不是烟囱效应； 在设计中应该将双层玻璃幕墙空间与通风口隔断以防止夏季热风倒灌，或者向德国Debis 中心那样在炎热的季节完全打开外表幕墙，但是这种设计的造价较高，同时导致冬季保温性能降低。

3 玻璃幕墙节能新技术

3.1 太阳光变向照明技术。它取代了传统的遮阳构件，利用幕墙上的光线反射装置把室外的日光反射到室内的天花板上，再由天花板反射到工作或者生活区域，为人们提供照明。这样的光照条件比传统的以“光柱”形式进入室内的太阳光更为柔和、均匀，消除了由直接入射的强烈阳光在电脑或者电视屏幕上造成的眩光，并改善了日光在整个房间甚至建筑物的分布，可以深入到各个边角区域，减少照明费用。

3.2 太阳能光电幕墙。光电幕墙是根据光电转换原理，在两层玻璃中安放特殊的太阳能电池，是一种集发电、隔音、隔热、装饰等功能于一体的新型建筑幕墙。光电幕墙除了具有普通幕墙的性能外，最大的特点是具有将光能转化为电能的功能。它利用太阳能发电技术，把以前被当作有害因素而屏蔽掉的太阳光，转化为能被人们利用的电能，在这个过程中不会产生噪音以及有害物质。光电幕墙把太阳能发电技术集成到建筑幕墙产品中，不占用专门的土地，而且太阳能光电板也可以替代传统的玻璃等幕墙面板材料，无需重复投资。

3.3 生态化技术。玻璃幕墙借助嵌入式的绿化设计解决遮阳和通风问题，可以取得一举多得的效果。最初单块玻璃幕墙绿化是绿化植物倚着玻璃幕墙种植，这样做可以基本达到遮阳和景观的目的，还有一定的隔热作用，但关键是没有解决自然通风问题； 立体水平绿化是在玻璃幕墙的不同水平间距之间实施大面积的绿化，例如在高层建筑避难层的外面建空中花园并留通风口，虽然通风口的开通不能使旁边的房间达到最佳通风的效果，但可使整栋建筑气流流通，整体上效果良好； 竖直幕墙绿化是把每一玻璃块之间的竖直位置加宽，成为绿色玻璃带，绿色玻璃带分内外两层，其中外层是疏通的网格状或百叶状的合成有机物质，能储存大量水分，为垂直植物（如爬山虎、吊兰等）提供营养，利用植物根部的吸附作用，让植物生长在幕墙的钢架之间或玻璃块之间。这样，既能解决玻璃幕墙光污染的问题，又能解决温室效应。

4 结语

（1）玻璃幕墙的节能效果与幕墙设计有密切关系，传统单层玻璃幕墙可以采用减少玻璃幕墙的使用面积、建筑方位的调整、采用不同形式的遮阳、选择合理的玻璃幕墙材料及安装时增强其密封性等方法来减少能耗。（2）双层玻璃幕墙，其主要的节能措施是改变两层玻璃幕墙间空气的导热性能以及加强其流通。（3）热缓冲区的设置不仅有利于减少室内空调的能耗，而且可以成为一个绿色的休憩场所。（4）主动式太阳能节能是建筑幕墙节能设计趋势所在，其中光电幕墙就是利用太阳能发电综合节能良好范例。

参考文献

[1] 刘念雄，秦佑国.建筑热环境[M].北京：清华大学出版社，2005.

[2] 清华大学建筑节能研究中心.2009中国建筑节能年度发展研究报告[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3] 佘远逢，刘建国.节能环保技术在某大型公共建筑中的综合应用[J].施工技术，2009（5）：38-39.

摘 要：文章就单层玻璃幕墙的节能技术、双层玻璃幕墙的节能技术、幕墙利用太阳能节能等问题进行了探讨。

关键词：建筑幕墙；节能技术

玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、混凝土使用量，对于减少高耗能建材使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助；但玻璃幕墙作为建筑外围护结构，其保温、隔热性能均远不及传统墙体，是传统墙体热损失的5～6倍。幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40%左右，故幕墙节能在我国公共建筑设计节能中有极其重要的地位。

1 玻璃幕墙节能材料选用

玻璃幕墙是公共建筑中应用较广泛的一种围护结构，它具有轻质、透明、美观等优点，然而，它是建筑物热交换、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，故玻璃幕墙的建筑节能有及其重要的地位。

1.1 玻璃选用。玻璃的面积占玻璃幕墙建筑立面的绝大部分，参与热交换的面积较大，因此，玻璃的选用是关键。使用节能玻璃，可比单层普通玻璃节能75%左右。近年来，随着科学技术的不断发展，出现了以下有利于节能的新型玻璃。

1.2 阳光辐射控制玻璃。通过改变玻璃的光学特性来实现对太阳辐照的选择性屏蔽，从而达到环保节能效果。

1.2.1 光谱选择透过性玻璃。它实际上是Low-e 玻璃、热反射玻璃等技术的延伸。简单的讲，就是通过在玻璃表面覆盖一层或几层特殊材料涂层，使得玻璃对不同波长的太阳辐射或热辐射具有不同的透过率。这样，可以使大部分可见光透过，最大限度地利用自然光照亮室内，又能阻挡红外光、远红外光、紫外光，阻断热辐射。也可以使用其相反的特性，阻挡可见光，透过热量，从而适用于高纬度地区及消除室内的眩光，同时利用太阳辐射热来加热室内空气，这样就可以从采光和制冷（或采暖）两方面同时起到节能效果。

1.2.2 透过率可调玻璃。它随环境变化而改变自身的透过特性。根据玻璃特性改变的机理不同，可分为热致变色玻璃、光致变色玻璃和电致变色玻璃。热致变色玻璃是玻璃随着温度升高透过率降低。光致变色玻璃是玻璃随光强度的增大透过率降低。电致变色玻璃则是当有电流通过的时候玻璃透过率降低。

2 双层玻璃幕墙的节能技术

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，同时在外层幕墙设置进风口和出风口见下图。为了使立面通透、视野开阔，内层幕墙可一般采用悬窗结构形式。还有一种方法是设置通风器，通风器可安装在幕墙的顶部，使得控制方便，通风换气更自然、柔和，使人更加舒适。与传统玻璃幕墙相比，双层玻璃幕墙独特的夹层设计，不仅在提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能，更重要的是，为遮阳构件提供一个栖身之地，使之既能有效遮阳，又不破坏建筑外观。

2.1 双层玻璃幕墙节能原理。双层玻璃幕墙在夏季利用“烟囱效应”，通过自然通风换气，降低室内温度；在冬季能产生温室效应，提高保温效果，降低取暖能耗。双层玻璃幕墙在夏季的阳光照射下，幕墙通道中的空气被加热，使空气自下而上地流动，从而带走通道中的热空气，达到降低房间温度的作用。同时，可以放下半透明卷帘，通过卷帘反射后除去大部分太阳辐射，降低房间温度，减少降温负荷，起到节约能源的目的。在冬季，双层玻璃幕墙可关闭外层幕墙的通风口，这样幕墙内部的空气在阳光照射下温度升高，减少室内和室外的温度差，也减少了室内温度向外界传递，起到房间保温功效，降低房间取暖费用。

双层玻璃幕墙构造图

2.2 通过强化通风降温降低能耗。幕墙周边的温度往往要比气象观测温度高几度，对于每层隔断的双层玻璃幕墙，幕墙中的换气量更取决于风速和风向，而不是烟囱效应； 在设计中应该将双层玻璃幕墙空间与通风口隔断以防止夏季热风倒灌，或者向德国Debis 中心那样在炎热的季节完全打开外表幕墙，但是这种设计的造价较高，同时导致冬季保温性能降低。

3 玻璃幕墙节能新技术

3.1 太阳光变向照明技术。它取代了传统的遮阳构件，利用幕墙上的光线反射装置把室外的日光反射到室内的天花板上，再由天花板反射到工作或者生活区域，为人们提供照明。这样的光照条件比传统的以“光柱”形式进入室内的太阳光更为柔和、均匀，消除了由直接入射的强烈阳光在电脑或者电视屏幕上造成的眩光，并改善了日光在整个房间甚至建筑物的分布，可以深入到各个边角区域，减少照明费用。

3.2 太阳能光电幕墙。光电幕墙是根据光电转换原理，在两层玻璃中安放特殊的太阳能电池，是一种集发电、隔音、隔热、装饰等功能于一体的新型建筑幕墙。光电幕墙除了具有普通幕墙的性能外，最大的特点是具有将光能转化为电能的功能。它利用太阳能发电技术，把以前被当作有害因素而屏蔽掉的太阳光，转化为能被人们利用的电能，在这个过程中不会产生噪音以及有害物质。光电幕墙把太阳能发电技术集成到建筑幕墙产品中，不占用专门的土地，而且太阳能光电板也可以替代传统的玻璃等幕墙面板材料，无需重复投资。

3.3 生态化技术。玻璃幕墙借助嵌入式的绿化设计解决遮阳和通风问题，可以取得一举多得的效果。最初单块玻璃幕墙绿化是绿化植物倚着玻璃幕墙种植，这样做可以基本达到遮阳和景观的目的，还有一定的隔热作用，但关键是没有解决自然通风问题； 立体水平绿化是在玻璃幕墙的不同水平间距之间实施大面积的绿化，例如在高层建筑避难层的外面建空中花园并留通风口，虽然通风口的开通不能使旁边的房间达到最佳通风的效果，但可使整栋建筑气流流通，整体上效果良好； 竖直幕墙绿化是把每一玻璃块之间的竖直位置加宽，成为绿色玻璃带，绿色玻璃带分内外两层，其中外层是疏通的网格状或百叶状的合成有机物质，能储存大量水分，为垂直植物（如爬山虎、吊兰等）提供营养，利用植物根部的吸附作用，让植物生长在幕墙的钢架之间或玻璃块之间。这样，既能解决玻璃幕墙光污染的问题，又能解决温室效应。

4 结语

（1）玻璃幕墙的节能效果与幕墙设计有密切关系，传统单层玻璃幕墙可以采用减少玻璃幕墙的使用面积、建筑方位的调整、采用不同形式的遮阳、选择合理的玻璃幕墙材料及安装时增强其密封性等方法来减少能耗。（2）双层玻璃幕墙，其主要的节能措施是改变两层玻璃幕墙间空气的导热性能以及加强其流通。（3）热缓冲区的设置不仅有利于减少室内空调的能耗，而且可以成为一个绿色的休憩场所。（4）主动式太阳能节能是建筑幕墙节能设计趋势所在，其中光电幕墙就是利用太阳能发电综合节能良好范例。

参考文献

[1] 刘念雄，秦佑国.建筑热环境[M].北京：清华大学出版社，2005.

[2] 清华大学建筑节能研究中心.2009中国建筑节能年度发展研究报告[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3] 佘远逢，刘建国.节能环保技术在某大型公共建筑中的综合应用[J].施工技术，2009（5）：38-39.