玻璃幕墙节能设计对环境的保护

姚士兵

【摘要】随着玻璃幕墙节能设计要求的不断提高，研究其对环境的保护凸显出重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了节能型玻璃幕墙设计的一般的原则。在探讨玻璃幕墙材料选择的基础上，从多方面研究了其辅助措施节能。

【关键词】玻璃幕墙；节能设计；环境；保护

一、前言

作为一向实际应用效果良好的装饰方法，玻璃幕墙在近期得到了广泛的应用。研究其节能设计对环境的保护，能够更好地提升其实际水平，从而有效优化玻璃幕墙节能设计的整体效果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

二、概述

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。

玻璃幕墙是当代的一种新型建筑外围护结构，它将建筑物外围护的防风、遮雨、采光、隔热保温等使用功能与建筑外墙装饰相结合，赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。目前，已在我国高层和超高层建筑中广泛应用，尤其是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。

玻璃幕墙的传热方式有导热、对流、辐射，还包括太阳光的透射，节能设计就是要对这些环节的热交换加以控制，增加玻璃幕墙的保温隔热性能。因此，玻璃幕墙的节能设计首先要注重玻璃幕墙材料本身的热工性能，选用节能型材料；其次是采用一些特殊的构造做法控制热交换，达到节能的目的；还可以借助一些辅助措施，取得节能效果。

三、节能型玻璃幕墙设计的一般的原则

1.要严格遵守目前设计节能的各种法律法规

伴随着幕墙在建筑工程的广泛运用，我国也相继出台了一系列的法律法规，这些法律规范都是建筑幕墙节能设计必须严格遵守的标准之一。在进行建筑幕墙节能设计过程中，要从保温，隔热等多方面进行，严格遵守GB50189—2oo5《公共建筑节能设计标准》、JGJfF151—2008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》、GB/T21086—2007《建筑幕墻》等法律规范，并使得建筑幕墙的各项设计符合节能的基本要求。

2.幕墙的节能设计要具有科学性

幕墙的节能设计是一项极其复杂的过程，必须综合考虑到建筑功能，性能等多方面的因素，从地理自然条件到人文经济因素，都做出全面分析，权衡。据建筑的实际情况，科学选择幕墙的形式结构和窗墙面积比，使用节能材料，优化建筑构造，从而使得建筑主体和幕墙之间形成科学合理的统一体。

3.幕墙的节能设计要遵守适用性原则

在设计过程中，要从当地的环境因素与项目的具体实际出发，设计要符合地方规定标准和国家法律规定，严格落实节能政策，处理好提高建筑舒适度和降低幕墙能源消耗的关系。

四、玻璃幕墙材料的选择

1.玻璃材料

玻璃幕墙中玻璃的面积远远大于金属框架的面积，而玻璃材料表面换热性强，长波热透射率高，故夏季太阳辐射热会透过玻璃进入室内，使室内温度升高，从而增加空调能耗。因此减少玻璃的能耗对幕墙节能至关重要。光学和热学性能是节能玻璃的主要指标，近年来，吸热玻璃、热反射镀膜玻璃、低辐射（Low-E）镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃等节能玻璃已经应用于建筑上。早期为了解决保温隔热问题，人们开发了吸热玻璃和热反射玻璃等，但是它们存在着通透性不好及光污染等问题。随着科技的不断发展，Low-E玻璃和双Low-E玻璃诞生了，这些玻璃具有辐射率低、良好的通透性和节能效果好等特点，用这些玻璃组成的中空玻璃或复合真空玻璃节能效果最佳。

严寒地区建筑能耗主要是采暖，因此对玻璃的传热系数要求高，应采用中空玻璃或低辐射中空玻璃。对于过渡地区、夏热冬冷和夏热冬暖地区，建筑能耗主要是制冷，因此要降低玻璃的遮阳系数，阻止太阳热线进入室内，以减少空调的冷负荷，一般采用吸热玻璃、热反射玻璃和热反射中空玻璃。严寒地区应采用低辐射玻璃，尽量采用综合性能优越的低辐射中空玻璃。

2.铝合金型材（隔热断桥）

玻璃幕墙中一般采用铝合金材料作为支撑构件。金属比玻璃的导热系数大，普通幕墙的型材无可避免地出现“热桥”现象。幕墙型材的选择与设计的重点在于防止“热桥”的出现，采用断热桥铝型材可以有效地达到节能效果。断热桥铝型材的隔热原理是基于一个连续的隔热区域，利用低导热系数材料制成隔热条，将铝合金型材分成两个部分。

3.保温材料

层间结构梁位置的玻璃幕墙可采用单片玻璃和保温岩棉的组合设置，以确保玻璃幕墙在非透明位置的保温系数满足节能计算要求。

4.玻璃幕墙的遮阳

建筑外围护结构节能设计中，开窗、遮阳、材料的隔热性能等是重点考虑的环节。对于大面积玻璃幕墙建筑来说，遮阳是节能设计的重要因素之一，特别是夏季炎热地区。前文提到的节能型材的隔热措施，结合遮阳手段可以更加有效地降低炎热地区夏季空调冷负荷，达到节能目的。遮阳设计主要体现在玻璃遮蔽和遮阳构件上。

五、辅助措施节能

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。

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。

六、结束语

通过对玻璃幕墙节能设计对环境保护的相关研究，我们可以发现，该项工作的开展有赖于对多方面技术优势的利用，有关人员应该从玻璃幕墙节能的客观实际出发，充分利用既有优势因素，研究制定最为符合实际的相对应实施方案。

参考文献：

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[2] 史忠海.对建筑玻璃幕墙节能降耗的探讨[J].建材发展导向.2011（05）：92-93.

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