时间：2013-11-29 分类：建筑设计
摘 要：随着社会的发展，人们除了对美观要求高之外，对建筑的节能要求也越来越高。本文介绍了关于玻璃幕墙的材料的节能选用及与之相合的节能体系，并介绍了建筑幕墙节能指标的控制。
关键词：建筑幕墙,节能,技术
引 言：1983年北京长城饭店第一个玻璃幕墙的兴建，拉开了中国建筑幕墙应用技术的序幕。28年来，中国始终坚持技术创新的发展道路。节能是中国的一项长期方针，建筑节能是中国发展的基本国策之一。按照实现经济与社会可持续发展的要求，住房和城乡建设部《关于发展节能型住宅和公共建筑的指导意见》吹响了建筑幕墙行业的春风，它不断催生出适合建筑幕墙行业发展的新技术和新产品，促进着新型幕墙材料工业的发展。事实上，《公共建筑节能设计标准》GB50189的实施，就已经为建筑幕墙行业提出了更高的要求，从而推动中国建筑幕墙行业的技术进步。
一、幕墙节能材料的选用
1.玻璃的选用
在目前建筑设计中，针对建筑物外窗和玻璃幕墙，玻璃占的面积是绝大部分的，因为它可以参与的热交换的面积较大，这样使之成为了幕墙和窗节能的关键部分。伴随着科学技术的发展，新型节能的玻璃材料不断地被研究出来，并得到广泛运用，下面针对一些应用较多的材料进行剖析：
(1)阳光辐射控制玻璃
这类玻璃材料主要是采用改变玻璃的光学特性来实现对太阳能辐射进行选择的技术，该技术能够进行选择性屏蔽一些辐射，从而能够达到异性环保节能效果，主要有光谱选择透过性玻璃和透过率可调玻璃：①光谱选择性透过玻璃，它实际上是Low-E玻璃和热反射玻璃技术的延伸，即通过在玻璃表层覆盖一层特殊性质的材料涂层，这种玻璃材料能够选择不同波长的太阳辐射和热辐射。②透过率可调玻璃，这种类型的玻璃能够伴随环境的变化来改变自身的透过特性，能够实现对太阳辐射能量的控制，进而达到满足节能的要求。这种玻璃根据其改变特性的机理可以分为热致变色玻璃、电致变色玻璃和光致变色玻璃。这三种类型的玻璃中，光和电致变色玻璃已经引起了幕墙行业相关人士的广泛关注，并且得到了一定的应用。在实际生活中，光致变色玻璃的可见光透过率能够是现在75%-25%范围内变化，太阳能辐射的透过率变动能够实现53%-23%范围内变化，电致变色玻璃在短短的五分钟内可以时间可见光透过率67%-10%以及太阳辐射66%-10%的变化。
(2)隔热玻璃
随着技术的发展，一些新型隔热玻璃在中控技术上不断被研发出来，主要有以下几种：①惰性气体隔热玻璃，这种玻璃是通过往中空玻璃的空腔内注入惰性气体得到的。如今，国外市场上已经出现了充氯气的4mm-8mm-4mm-8mm-4mm三层中空玻璃，该种玻璃是结合Low-E技术形成，它的传热系数达到了0.7W/(m2·K)。②气凝胶隔热玻璃，气凝胶是一种多孔性的硅酸盐凝胶，其体积的95%为空气，这种气凝胶中的气泡比较小，一般小于20mm，因此，具有较好的隔热性能，而且还不会阻挡和折射光线，因为其颗粒远小于可见光波长。然而这种气凝胶物质长时间使用后会出现沉降现象，这也是目前限制其大范围商业化应用的主要原因。
2.铝合金型材选用
在选用窗框材料时，需要考虑不同材料的玻璃幕墙和采光顶等外窗的传热系数影响，这个因素是选择材料时不可缺少的条件。目前，一些塑料窗框和木窗框由于本身的传热系数很小，加上其对外窗的传热系数影响也很小，因此在选用作为节能窗框时，很少考虑。相对而言，铝合金和钢窗框等材料本身的导热系数大，加上其对外窗的传热系数影响较大，需要采用断桥处理。这种断桥处理针对铝合金材料来说有很多种，比如，聚酷胶(PA)断热条和聚氨酷(PU)等等，对于一些对保温性能要求非常高的外窗应考虑选择断桥效果较好的铝型材。
二、幕墙节能体系的选用
1.双层幕墙技术
近些年来幕墙行业在开发新型的幕墙结构方面取得不少进展，尤其是双层幕墙技术引人关注，它的节能原理可以总结为循环幕墙由一层玻璃幕墙和一层普通开窗墙体或者双层的玻璃幕墙组成，双层都可以进行上下通风口设置。在夏季的时候，可以打开外层的上下通风口，这样在阳光的照射下其中间空气层温度会升高而出现上浮，从而逐渐形成自上而下的空气流，最终可以达到降低内层表面温度的目的。在冬季时，把外层的通风口关闭，打开内层的通风口，这样夹层中的空气就会在阳光的照射下不断升高，从而逐渐形成一个小温室，这样能够有效地提高内层玻璃温度，造成室内气体循环，从而慢慢提升室内温度，较少热负荷的要求。与单层玻璃幕墙相比，双层的玻璃幕墙可以节约42%-52%的能源，同时制冷时可以节约能源38%-60%。
2.节能百页技术
相对于传统的百叶遮阳技术而言，节能的百页是对其进行的有效地改进，传统的建筑中百页要么悬挂在室内要么悬于室外，室内的百页不能够高效的控制室内的热量，室外的百页不能达到循环通风效果，这样对节能效果有非常大的影响。我们知道太阳直射能够对建筑的冷热负荷产生影响，夏季遮阳能够对负荷总价值进行有效地控制，冬季的阳光能够进入室内，这样节能百页能够高效的利用这一特征。使用节能百叶是幕墙改革的一个非常好的方案，它能够适度调节角度，以最佳状态来达到节能的目的。#p#分页标题#e#
三、建筑幕墙节能指标的控制
《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)将建筑幕墙分为透明幕墙和非透明幕墙两大类。根据建筑所处城市的建筑气候分区不同，标准对透明幕墙与非透明幕墙的保温隔热性能和气密性均有很明确的要求。
1.透明幕墙：透明幕墙是指可见光可直接透射入室内的幕墙。
透明幕墙对建筑能耗高低的影响主要有两个方面，一是玻璃等透明材料的传热系数大小影响到建筑物冬季采暖与夏季空调室内外的温差传热;另一方面是透过玻璃等透明材料的辐射得热。结合我国南北方、东西部地区气候差异大的现实，标准对不同气候区域、不同窗墙面积比的单一朝向的透明幕墙的传热系数与遮阳系数作了详细的要求，如表1、表2、。对透明幕墙的气密性要求为不应低于《建筑幕墙物理性能分级》(GB/T15225)规定的3级。
严寒地区A区单一朝向透明幕墙传热系数限值:
透明幕墙部位 体形系数 ≤ 0.3
传热系数K W/ (m2•K) 0.3 < 体形系数 ≤ 0.4
传热系数K W/ (m2•K)
窗墙面积比≤0.2. ≤3.0 ≤2.7
0.2< 窗墙面积比≤0.3 ≤2.8 ≤2.5
0.3< 窗墙面积比≤0.4 ≤2.5 ≤2.2
0.4< 窗墙面积比≤0.5 ≤2.0 ≤1.7
0.5< 窗墙面积比≤0.7 ≤1.7 ≤1.5
严寒地区B区单一朝向透明幕墙传热系数限值:
透明幕墙部位 体形系数 ≤ 0.3
传热系数 K W/(m2•K) 0.3 < 体形系数 ≤ 0.4
传热系数K W/(m2•K)
窗墙面积比≤0.2. ≤3.2 ≤2.8
0.2< 窗墙面积比≤0.3 ≤2.9 ≤2.5
0.3< 窗墙面积比≤0.4 ≤2.6 ≤2.2
0.4< 窗墙面积比≤0.5 ≤2.1 ≤1.8
2.非透明幕墙非透明幕墙是指不具备自然采光、视觉通透特性的建筑幕墙，主要是指非透明面板材料(金属板、石材等)组成的幕墙和玻璃幕墙有后置墙体或保温隔热层的幕墙。一般位于楼板(楼板梁)、柱、剪力墙等部位。《公共建筑节能设计标准》将此类幕墙作为建筑物的实墙体进行考虑，对其热工性能的要求与外墙相同，见表3。
非透明幕墙的传热系数限值:
地区 体形系数 ≤ 0.3
传热系数K W/(m2•K) 0.3 <体形系数 ≤ 0.4
传热系数K W/(m2•K)
严寒地区A区 ≤0.45 ≤0.40
严寒地区B区 ≤0.50 ≤0.45
寒冷地区 ≤0.60 ≤0.50
夏热冬冷 ≤ 1.0
夏热冬暖 ≤ 1.5
0.5< 窗墙面积比≤0.7 ≤1.8 ≤1.6
三、结束语
长期以来，人们总是认为幕墙建筑不节能，但是从分析中可以看到，随着科学技术的不断发展，幕墙节能材料和节能系统的不断完善，幕墙也可以做出符合节能要求的建筑物。幕墙节能，并不是人们想象中的存在技术上的问题，更多的是我们对它的重新认识与合理运用。
参考文献：
[1]龙文志.热通道幕墙及智能幕墙[A].2009年全国铝合金门窗幕墙行业年会论文集锦.
[2]谢士涛 《节能型建筑幕墙的构造设计》 2006年
[3]赵国臣.光电幕墙技术[A].2009年全国铝合金门窗幕墙行业年会论文集锦.
