玻璃幕墙节能环保设计简要分析

张小勇 中建八局装饰工程有限公司设计研究院幕墙二所所长

随着全世界能源危机的不断升级，人们的节能环保意识在逐渐提高，然而由于幕墙工程对于能源的消耗较大，如果不正确的加以引导和管理，就可能会导致大规模的能源浪费和消耗，不仅影响到我国能源的有效利用，还会对环境保护产生一定的影响，严重影响到我国社会经济的发展以及社会的稳定和谐。因此，建筑业的可持续发展要以有效利用资源，融入节能环保理念为基础。建筑幕墙的节能设计逐渐成为幕墙行业的必然趋势。以下从几个方面简要分析玻璃幕墙节能环保设计。

1 玻璃幕墙节能环保设计理念

1.1 幕墙节能环保概念的提出

早在2009年，国务院首次提出发展“战略性新兴产业”时，节能环保产业就作为战略性新兴产业之一，纳入政府视野。在2010年国务院发布的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中，节能环保产业作为七个战略性新兴产业之首，被视为拉动经济增长的新引擎。“十二五”期间，国务院连续发布了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》、《“十二五”节能环保产业发展规划》等多个文件，推动节能产业加快发展。“十三五”时期，《“十三五”节能环保产业发展规划》的发布，进一步向全社会阐明了国家加快推动节能环保的战略意图。为响应国家的号召，幕墙行业提出了节能环保的新概念。

1.2 影响玻璃幕墙节能环保的因素

玻璃幕墙对建筑能耗高低的影响主要有两个方面：一是窗和透明幕墙的热工性能影响到冬季采暖、夏季空调的室内外温差传热;二是玻璃幕墙受太阳辐射影响而造成的建筑室内的升温情况。冬季，通过幕墙进入室内的太阳辐射有利于建筑的节能，因此，减小幕墙的传热系数抑制温差传热是降低幕墙热量损失的主要途径之一;夏季，通过幕墙进入室内的太阳辐射成为空调降温的负荷，因此，减少进入室内的太阳辐射以及减小幕墙的温差传热都是降低空调能耗的主要途径。

1.3 玻璃幕墙节能环保的理论基础

传热学是一门研究热量传递规律的科学。鉴于幕墙室内外温差的存在，热量传递是幕墙节能环保的基础，综合研究热量传递的三种基本方式（传导、对流、热辐射），建筑幕墙传热是以传导、对流、热辐射三种方式同时进行，综合作用的结果。

1.4 玻璃幕墙节能环保性能化设计

幕墙的性能等级是依据建筑物所在的地区的地理、气候条件、建筑物高度、体型、环境以及建筑物的重要性等，并结合招标文件中的具体规定而选定的，其分级符合国家现行规范《建筑幕墙》GB/T 21086-2007的规定。

在设计过程中应对玻璃幕墙的隔热、保温、通风和密封性能进行充分的考虑，合理进行设计，通过对建筑幕墙性能上的控制，以期达到技术先进、经济合理、安全适用、保证质量、节能环保的目标。

2 玻璃幕墙实现节能环保手段

2.1 材料方面

2.1.1 铝型材断桥处理

隔热断桥铝两面为铝材，中间用塑料型材腔体做断热材料。采用隔热型材内外框软性结合，边框采用一胶条，双毛条的三密封形式，关闭严密，这种创新结构设计，兼顾了塑料和铝合金两种材料的优势，同时满足装饰效果和材料强度及耐老性能的多种要求。隔热断桥铝塑型材可实现幕墙的三道密封结构，合理分离水气腔，成功实现水气等压平衡，显著提高幕墙的水密、气密及隔声性能。

2.1.2 节能玻璃应用

节能玻璃通常指的是隔热和遮阳性能好的玻璃。使用这类玻璃以后可以大大减少住宅、办公大楼的耗电量，节省空调、暖气的使用费。在幕墙工程中最为广泛的为中空Low-E钢化玻璃，此种玻璃兼具了低辐射镀膜玻璃和中空玻璃的优点。利用Low-E玻璃对于太阳光可见光和近红外光有较高的透过率，起到自然采光，节省照明费用。充分发挥镀膜对阳光中和室内物体所辐射的热射线可有效阻挡的特性，使夏季室内凉爽而冬季则有良好的保温效果，总体节能效果明显；同时通过中空玻璃层间干燥气体导热系数极小的优势，有效保温隔热、降低能耗、降低噪音，大大提高了玻璃幕墙的节能环保。

2.1.3 密封材料

幕墙的气密性应符合设计规定的等级要求，幕墙的密封条是确保密封性能的关键材料。密封条的品种、规格很多，应进行认真比较选择。选材时应注意：一是材质，要求硬度适中、弹性好、耐老化性能好；二是断面和尺寸应适合工程的实际，不会产生过大、过小或与型材间隙不配套等情况，工程规模较大的工程，还可以与厂家配合，设计专用的密封条。密封条应镶嵌牢固、位置正确、对接严密，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。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。

2.1.4 保温隔热材料

在间墙与层间，采用保温隔热材料填充幕墙与建筑主体之间的空隙，使房间的独立控温得到保证。玻璃幕墙采用矿棉、岩棉、玻璃棉等来充当保温隔热材料，其具有良好的保温隔热性、较低的导热系数及650摄氏度的最高使用温度等优点。幕墙节能工程使用保温材料时应注意以下几点：一是保证保温材料的燃烧性能等级必须满足设计和有关文件的要求；二是要求保温材料的厚度不小于设计值；三是要求安装牢固；四是保温材料在安装过程中应采取防潮、防水措施。只有施工与设计都按规范要求进行，保温隔热材料就能起到很好的节能效果。

2.2 构造处理

2.2.1 按排风量要求选择百叶

越来越多的办公楼采用分体空调，幕墙上对应空调室外机位置设置排风百叶是最常见的做法，但必须计算百叶排风量，不能只求美观和防水而盲目加密百叶片，以免造成空调机组热交换困难而长期工作，浪费电能。在满足空调排风量的前提下，再用铝塑板做百叶周边的收口，内填隔热绵，这样既可防水排水，也可隔热保温。

2.2.2 开启窗的设计

根据房间分布情况确定开启扇的开启数量、大小，在室外温度和湿度等环境令人更舒适时，可开启窗扇。这样一来可增加室内空气的流动性，通过流动的自然风，可以使人感到更加自然舒适，二来可以不开空调，节约电能。但到了使用空调时候，开启窗的气密性则必须达到幕墙性能设计时的气密性要求。

2.3 幕墙形式

2.3.1 光电幕墙

随着全球经济的快速发展以及能源消耗的日益增加，常规的能源已经不能满足人们的生产和生活的需求，加之人们对于节能环保意识的增强，使得人们开始广泛的推广和实施太阳能利用技术，并提出了“建筑物产生能源”的概念，推动了光电技术应用于建筑物的科研和利用。从此之后，光电幕墙开始被研发和使用，光电幕墙是一种集发电、隔热、安全、隔音、装饰功能于一体的新型建筑幕墙技术。

2.3.2 生态幕墙

生态幕墙是为人的需求和环境而设计，最终目的是创造舒适，健康的居住生活环境，提高自然、经济、社会的综合效益，满足可持续发展的要求，真正做到绿色、环保和节能。生态幕墙技术主要是在建筑与周边的生态环境之间建立一个缓冲的区域，在一定程度上既可以防止各种不良气候条件对于室内环境的影响，也可以发挥微观气候调节的功效，从而可以起到满足人们舒适的要求，并且能够达到适当节能的目标。拓宽了幕墙的新视野和新技术，对现代幕墙的实践和理论是一种补充和拓展，有着跨时代的重要意义。

2.3.3 双层幕墙

双层动态的节能幕墙主要是指由双层结构组合而成的幕墙，由外层幕墙、内层幕墙、进风幕墙、遮阳幕墙、出风装置共同组成。内层幕墙一般都有能够开启的门窗，在外层幕墙的遮挡下，室外环境再恶劣也能保证内层门窗的正常开启和使用。外层幕墙的进出风口和内层门窗的开启均能受到控制。内外层之间的热通道，可利用太阳能产生烟囱效应或温室效应，从而做到既保证必要的通风、换气，又能够节约能源。

3 目前存在的节能环保问题

3.1 建筑设计单位缺乏绿色节能知识

我国目前是世界上对幕墙进行生产加工以及使用量最大的国家，但是幕墙中的节能环保技术含量却不高。我国主要是由建筑单位对节能环保幕墙进行设计，其中对于其设计的追求标准是不相同的，并且定义非常的模糊，因此也就导致其归属权限不够明确。

3.2 幕墙设计机制落后

目前，门窗幕墙的设计机制还比较落后，从而对其设计发展产生了一定的阻碍。我国对于幕墙的设计则主要是以施工为主，必须要把建筑施工放在首位。就是因为对于幕墙的设计过分的依赖于建筑施工，其也对其发展产生了一定的阻碍。另外幕墙设计的市场竞争力，主要集中在价格低廉、采光性好以及美观大方等，这也就导致在进行幕墙节能设计中失去了一定的动力。

3.3 幕墙设计缺少对建筑设计的沟通

随着人们居住环境要求的变化，也不再仅仅局限在对于建筑基本功能的要求，也开始对节能环保等开始进行追求，对于幕墙的设计要求更高。由于目前在进行幕墙设计过程中，对于建筑设计的精髓体现的并不明显，因此也就导致其设计出来的幕墙和建筑的设计理念并不相符，因而非常容易让人们产生一种不协调的感觉。所以在进行幕墙设计的时候，一定要和其建筑设计理念相互融合，以能够设计出和建筑的整体设计相符合的幕墙。

3.4 高新技术的应用存在误区

运用高科技技术的目的，是通过科学技术手段的应用而达到建筑的高舒适度低能耗以至零能耗。现在的设计中很多企业盲目要求使用某项新技术、新材料等高新技术和产品，而忽略了工程本身的要求，这样做很难达到真正的节能环保目的，还有可能因技术结合存在偏差而造成后期的能源浪费，给环境增加负担；高新技术的运用应当成系统地去考虑，各单项技术之间应当互相配合，形成一个有机的整体。

节能环保问题是人们目前最为重视的问题之一，对于在建筑行业广泛应用的节能幕墙技术而言，正是人们呼声的必然产物。对于耗能较为严重的建筑幕墙行业来说，降低能源消耗的要求也越来越强烈，这就需要幕墙的设计人员根据工程状况来做出更多的努力。