浅谈建筑玻璃幕墙节能技术

2015-04-16张乃锚

建材与装饰 2015年29期

张乃锚

浅谈建筑玻璃幕墙节能技术

张乃锚

建筑外围护结构中的玻璃幕墙使得墙体和门窗很好的结合为一体，而且具有艺术感，是现代建筑中的重要组成部分。但由于玻璃幕墙面积较大，在其提供自身应用优势的同时，带来了高耗能的劣势。本文主要从选材、构造、控制、光电技术等几方面探讨玻璃幕墙的节能技术，以供相关人士参考。

玻璃幕墙；节能技术；选材；构造

引言

现代建筑中，特别是大城市中具有标志性的建筑的外围护结构采用的大多数是玻璃幕墙，其可以使得建筑获得很好的采光的同时，还可以使得建筑具有现代感和艺术感，受到大多数建筑设计师的青睐。但一般的玻璃幕墙的热工性能不是很好，对建筑的内部环境有较大影响，同时能耗较大，浪费资源，因此对玻璃幕墙节能技术的探索是必不可少的。

1　在选材方面提升玻璃幕墙节能性能

1.1玻璃幕墙框材料的选择

节能的一个措施就是提高保温性能。要提高玻璃幕墙的保温性能其框的材料要选用断热型材。其原理就在于在内外两种具有高导热性能的金属材质的框中放入导热性较低的隔热性物质（可以选用导热性较低的聚酰胺尼龙66，其导热系数仅为0.3W/（m2·K）），可以有效的防止通过窗框或窗扇型材造成的热量损失。断热型材具有的特点包括：强度高、刚性好、热阻大、隔声性好、抗风性能好、防水气性能好，这些特点使得其可以很好的应用在有框的玻璃幕墙上。

1.2玻璃材料的选择

在玻璃幕墙中，玻璃是最主要的、应用量最大的材料，它的节能程度直接决定着整体玻璃幕墙的节能性。当今应用的主要节能玻璃包括：中空玻璃、带薄膜型热反射材料玻璃（Low-E玻璃）、镀膜玻璃等。

1.2.1中空玻璃介绍

顾名思义，中空玻璃就是玻璃整体中间具有一定的空隙。其由2～3片玻璃叠加组成，玻璃中间采用真空的形式或中间采用惰性气体填充，可以降低室内外的热量交换，所以可以达到很好的隔热和隔声的性能。这样可以长时间维持室内环境，降低室内的能量损耗。但是玻璃幕墙采用的中空玻璃气体层厚度应保持在12～20mm厚，以保持强度及隔热性。

1.2.2带薄膜型热反射材料玻璃介绍

此种玻璃为复合材料玻璃，其原理为：在具有透明性质的PET或PC薄膜上形成具有晶态组分和界面组分的金属薄膜，使得此种玻璃具有较高的反射性能、较高的透射率和可选择性透光的性能。其可见光的透射率可以达到70％以上，具有隔热膜片的玻璃可以减少光热辐射达到82.5％以上。由于此种玻璃具有很好的节能效果且构造简单，可以很好的应用在建筑玻璃中。

例如：由KPF建筑设计事务所设计的北京中关村金融中心所采用的就是这种薄膜型热反射材料的玻璃，在外观提升建筑品质的同时，可以很好的满足建筑物功能的需要，并且可以很好的达到节能的目的。

1.2.3镀膜玻璃介绍

镀膜玻璃即是在普通玻璃表面镀上不同性质的薄膜，使其具有不同的性能。镀膜玻璃种类较多，包括：多功能镀膜玻璃、低辐射玻璃、太阳能热反射玻璃等。

（1）多功能镀膜玻璃和低辐射玻璃。此种材料的玻璃具备最小的反射率和最大的光透射率，通俗的讲就是将室内的能量尽量保留的同时尽可能的吸收室外的能量，进而达到节能的目的。其可以保留室内90％以上的能量，吸收80％以上的室外可见光，所以可以应用在具有保暖要求的建筑中。

同时，此种玻璃对太阳光具有光谱选择性，可以阻止紫外线进入到室内，防止由于紫外线的作用使得室内的家具、图片等褪色，其还可以吸收一定的可见光，起到防眩光的作用，因此其可以很好的应用在美术馆、实验室等对光线要求较严的地方。

（2）太阳能热反射玻璃。其特点在于可以让可见光通过而将具有加热性能的远红外光反射到室外。同时，玻璃上的隔膜可以将玻璃吸收的热量隔绝到室外，对室内的温度起到保护作用，可以降低因室内制冷造成的费用。此种玻璃的技术指标为遮阳系数，遮阳系数越低，隔热性能越好。可根据不同建筑性能要求选用不同遮阳系数的玻璃来保证所需要求。

2　在构造方面提升玻璃幕墙节能性能

2.1双层玻璃幕墙的应用

双层玻璃幕墙是相对普通的玻璃幕墙而言的，其由内外双层玻璃幕墙组成，内层玻璃幕墙采用的是具有明框的幕墙和铝合金的门窗，外层幕墙一般采用的是隐框或点式玻璃幕墙，并且采用双层的围护体系，可以综合性的保证自然采光和节能的要求，可以很好的满足幕墙的保温、隔声等方面的要求。例如：建造师多米尼克.佩劳设计的法国巴黎的图书馆，采用的就是双层玻璃幕墙，可以很好的满足图书馆的采光要求，同时其隔声性能完全满足图书馆静音的要求。

其结构原理为：在充分的阳光照射条件下，内外幕墙中的空气温度逐渐升高，热空气密度稀薄，使得空气从下至上进行流动，排出热空气，达到降温的目的；在室外温度较低的情况下，通过关闭外层幕墙的通风口，使得幕墙内部的空气温度逐渐升高，平衡室内外温差，减少室内热空气向外流动，达到保温的目的。建筑具有采暖要求时，其较传统的玻璃幕墙节约42～52％的能源；建筑具有制冷要求时，其较传统的玻璃幕墙节约38～46％的能源。

2.2提高玻璃幕墙的密封性能

（1）玻璃幕墙密封性能方面开启扇是重点部位，应采用弹性性能好、耐久性强的密封条进行多道密封，保证开启扇的气密性能；

（2）玻璃的四周方向要用性能良好的密封条或者密封胶密封严，保证玻璃幕墙的气密性能；

（3）对于采用模块化拼装的玻璃幕墙，在模块之间应采用弹性性能好、耐久性强的密封条进行多道密封，并应对各方向的交错缝之间进行密封，同时要确定单元模块安装完成后密封条处于压缩的状态，这样才能确保密封性能。

2.3玻璃幕墙应采取必要的遮阳措施

遮阳措施可以很好的防止阳光透过玻璃直接进入室内而造成的室内温度过高，并且可以防止由于阳光直射而造成的眩光的出现，遮阳的方式是防止阳光照射的最有效的措施之一。

遮阳的方式一般可以分为以下几种形式：水平方式遮阳、垂直方式遮阳、百叶式遮阳、挡板式遮阳、综合式遮阳等。这些遮阳方式可以通过自动化的控制进行必要的调节，以便于保证所需阳光的进入量。对于不同的建筑可采用不同的遮阳方式，也可综合性的应用不同的方式。

例如：由德国的建筑师绍尔布鲁赫以及赫顿设计的德国柏林GSW大口扩建工程采用的是双层玻璃幕墙间层遮阳体系。双层玻璃幕墙外层采用的是8mm厚的钢化透明的玻璃，这些玻璃全部固定好，内层采用的是中空玻璃，具有开启扇。在内外层900mm的间距内的空气层安装了具有红色、橙色以及粉红色等多种颜色的悬挂折叠式的穿孔铝板，作为遮阳构件的同时可以丰富建筑立面。

3　通过控制技术提升玻璃幕墙节能性能

控制技术在玻璃幕墙中的应用就使得幕墙具有自动化的功能，成为智能型玻璃幕墙。智能型玻璃幕墙的原理在于：在智能建筑中通过自动化技术控制相关的配套设施，如供暖、制冷、供电、照明等，通过信息化技术来调解室内的空气、温度以及光线强度等指标，可以节约建筑内的能量损耗，降低建筑物的使用费用。

其可以根据不同环境的变化，自动对玻璃幕墙的保温、遮阳、通风等系统进行相关的调节以适应设定的要求，在最大程度满足室内环境要求的同时可以最大程度的降低建筑能耗。

智能玻璃幕墙的设计原则为：充分利用太阳能，节约采暖所需费用；尽量的利用自然光从而降低人工照明的用量；尽可能采用自然通风的方式来进行室内空气更换，减少能源消耗；充分利用建筑材料的性能进行防热，减少因制冷所需能量；通过网络功能综合各功能部件的性能，使得各部件良好配合，提高整体运行效率。

4　通过光电技术应用提升玻璃幕墙节能性能

光电技术在建筑中的应用不仅可以在一定程度上节约能量消耗，而且可通过太阳能光电技术进行发电来供给建筑的能量消耗，可以从根本上解决玻璃幕墙的能量消耗问题。太阳能光电系统的应用将会成为建筑发展的趋势。

在建筑中将太阳能光电效应进行有机融合，应用太阳能光电效应进行发电，来供应照明、采暖、制冷、供电等方面能耗，形成光电一体化的玻璃幕墙。其可以分垂直光电玻璃幕墙、风箱式光电玻璃幕墙、锯齿式光电玻璃幕墙、倾斜式光电玻璃幕墙、结构式光电玻璃幕墙、柔性太阳能光电板、独立太阳能光电立面等形式，根据不同的环境及建筑结构可以应用不同形式的光电玻璃幕墙，也可以在同一建筑中综合应用不同形式的光电玻璃幕墙，最终达到节能的效果。