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摘要：随着社会的发展与进步，重视建筑玻璃幕墙的节能技术对于现实生活具有重要的意义。本文主要介绍建筑玻璃幕墙的节能技术应用与分析的有关内容。
关键词： 建筑；玻璃幕墙；节能技术；应用；原理；分析；
中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：
引言
能源问题是当前世界各国普遍重视的问题，并已被列为人类面临的四大生存问题之一。在全世界的能源消耗中，无论是发达国家还是发展中国家，建筑能耗在总能耗中所占的比重都是很大，而且建筑能耗属于消费性能耗。因此，在世界范围内能源问题日益紧迫、建筑能耗不断增长的今天，世界各国又都将建筑节能列为节能工作的重点。中国是世界能源生产和消耗大国，节能意义深远而重大。玻璃幕墙作为建筑外围护结构的重要组成部分，在建筑节能中发挥着不可替代的作用。玻璃幕墙不仅实现了建筑外围护结构中墙体与门窗的合二为一，而且把建筑围护结构的使用功能与装饰功能巧妙地融为一体，使建筑更具现代感和装饰艺术性。但大面积玻璃幕墙在提供良好采光的同时，却又带来了采暖与制冷能耗高的隐患，这是建筑能耗的一个薄弱环节。
一、国内玻璃幕墙设计研究现状
玻璃幕墙作为世界上最丰富、最具发展潜力的能源资源——太阳能的被动利用技术之一, 因其具有降低建筑采暖通风与空调能耗、改善室内空气品质及能源资源可再生等优点而广泛应用于生态建筑设计中,是生态与节能建筑研究中的一个热点。玻璃幕墙被介绍到我国只有短短三十年时间,却得到了极快的发展,现如今,我国幕墙的发展是世界之最,产量是世界之最,幕墙种类之多也为世界之最,每年以500 万m2 的速度生产各种幕墙。建筑玻璃幕墙在现代建筑中的应用也越来越广泛,随着现代玻璃制造工艺的不断进步和建筑科学技术的发展,使得建筑在安全性、透明度、反射性、隔热性和色彩多样性等方面都有了巨大的改善。玻璃幕墙作为一项新兴的技术,拥有广阔的发展前景。
我国的建筑幕墙工业起步比较晚，上世纪90年代开始引入我国建筑业，现在我国已成为世界第一幕墙生产大国和使用大国，正在向世界幕墙强国发展。随着绿色、节能观念不断深入人心，包括开发商、建筑师等都对呼吸式玻璃幕墙这种新型的、具有显著节能效果的幕墙构造给予很大的关注，并寻求在新建项目中采用。随着世界能源危机的日趋加剧，能耗严重的玻璃幕墙建筑急需采用绿色节能技术来降低能耗，提高建筑的舒适性，甚至希望其能产生能源供建筑消耗。纵观国外建筑玻璃幕墙发展的历程与经验，我国的建筑玻璃幕墙设计和生产只能也必须向环保、节能与智能化发展。
二、玻璃幕墙节能技术应用分析
2.1玻璃幕墙的传热机理
普通浮法玻璃是透明材料，其透明的光谱范围是0.3～4um，即可见光和近红外线，刚好覆盖太阳光谱，因此普通浮法玻璃可透过太阳光能量的80%左右。对于环境热量，即5～50um 波段的中远红外线，普通浮法玻璃是不透明的，其透过率为0，其反射率也很低，但其吸收率很高，可达83.7%。玻璃吸收远红外线后再以远红外线的形式向室内二次辐射，由于玻璃的室外表面换热系数是室内表面换热系数的3 倍左右，玻璃吸收环境热量的75%传到室外，25%传到室内。在冬季，室内环境热量就是通过玻璃先吸收后辐射的形式，将室内的热量传到室外。玻璃幕墙的传热过程大致有三种途径：一是玻璃和铝合金(不锈钢)金属框格的传热，通过单层玻璃的热流传热，将热量通过金属框格向外传热；二是玻璃内表面与室内空气间的对流换热以及与室内环境间的辐射换热；三是玻璃幕墙外表面与周围空气间的对流换热以及外表面与外界环境间的辐射换热。
2.2玻璃幕墙的节能设计
（1）建筑玻璃的选择。一般来说，只采用单片着色玻璃或单片阳光控制镀膜玻璃是不能满足节能要求的，要想达到良好的节能效果可通过着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、Low—E 玻璃和透明浮法玻璃不同单片组成中空玻璃来满足节能要求，即玻璃的传热系数和遮阳系数都符合要求。中空玻璃也可以通过增大中空层厚度或中空玻璃空气层中充入惰性气体（如充氩气）来达到保温、节能的效果，我国北方严寒地区对玻璃幕墙保温节能要求较高，玻璃可采用双中空Low—E玻璃或更高配置玻璃来达到保温节能性能的要求。
（2）型材的选择。隐框玻璃幕墙的铝框不直接参与传递室内外热量，可采用一般铝型材。明框玻璃幕墙的铝框直接参与室内外热量的传递，因此应采用断热铝型材，消除铝型材的冷桥效应。断热型材通常有穿条断热型材和注胶断热型材两种形式（如图1所示），点支式玻璃幕墙的爪件应采用断热爪件。
图1断热型材
（3）遮阳系统的选择。夏季阳光辐射强烈，利用建筑遮阳系统可以有效阻断直射太阳光直接进入室内，防止阳光过分照射使室内温度升高，可以取得立竿见影的效果。设置遮阳后,会有如下作用及效果:
遮阳对太阳辐射的作用。影响外围护结构的保温隔热性能最大的指标就是遮阳系数。遮阳系数愈小,透过外围护结构的太阳辐射热量愈小,防热效果愈好。遮阳对遮挡太阳辐射热的作用是相当大的。
遮阳对室内温度作用。遮阳防止室内温度上升有明显作用,因此, 遮阳对空调房间可减少冷负荷。
遮阳对房间通风的影响。遮阳设施对房间通风有一定的阻挡作用,在开启窗通风的情况下, 室内的风速会减弱2 2 % ～4 7 % , 具体视遮阳设施的构造情况而定。而对玻璃表面上升的热空气有阻挡作用,不利散热,因此对这一不利因素应加予注意。
幕通常遮阳可分为两类：一类是面板自身遮阳，如阳光控制镀膜玻璃、着色玻璃、Low—E 玻璃、丝网印刷釉面玻璃等；另一类为遮阳系统。遮阳系统可分为水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳、挡板遮阳和遮阳帘、遮阳百叶等。如下图所示为水平遮阳玻璃百叶。
图2水平遮阳玻璃百叶
一般来说，选择什么样的遮阳系统应根据季节的变化、时间的变化和室外天气的情况，通过调节遮阳板的开合角度来控制太阳光进入室内的比例，从而达到最佳的遮阳效果。在进行遮阳系统的设计师应掌握好三个原则：优先选用效率更高、遮阳系数小的遮阳系统；优先选用活动性的、易于控制室内环境的可调节遮阳系统；优先选用耐久性好、强度高、重量轻的遮阳系统。
（4）节能技术措施。在玻璃幕墙上设置遮阳系统，可以最大限度减少阳光的直接照射，使室外的热量进不到室内，避免室内过热，从而降低空调的耗能，是炎热地区建筑防热的主要措施之一。同时，遮阳构件可作为建筑的一种装饰特征，营造出丰富多彩的形体。在建筑设计中要求，当室外气温大于29℃、太阳辐射强度大于240w/㎡、阳光照射室内时间超过一小时、阳光照射室内深度达0.5m等情况下，就要采用遮阳措施。
三、玻璃幕墙节能设计的应用前景
在科学技术日新月异的今天，玻璃幕墙的节能设计也进入了一个崭新的发展阶段。其中智能技术在节能这个领域逐渐得到广泛应用，出现了节能效果更佳的智能玻璃幕墙。它是以一种动态的形式，根据外界气候环境的变化，自动调节玻璃幕墙的保温、遮阳和通风系统，最大限度地减少能量的消耗，创造舒适宜人的室内居住环境。智能玻璃幕墙是呼吸式玻璃幕墙在技术上的延伸，这是在智能化建筑的基礎上将建筑其他配套技术（光、电、暖、热）综合运用起来，充分利用太阳能、自然光和幕墙材料，通过电脑网络有效地调节室内的温度、光线和空气，从而减少了建筑物能量的损耗，降低了使用成本，达到最佳的经济效益。
随着建筑玻璃幕墙节能技术在现代建筑中越来越广泛的应用,我们相信玻璃幕墙作为一项新兴的节能环保技术,定会拥有更加广阔的发展前景，为建筑节能事业的发展闯出一片新天地。
结束语
建筑玻璃幕墙的发展趋势是安全、节能、环保和时尚，如果说时尚是人们追求玻璃幕墙的初衷，那么随着节能环保理念不断地深入人心，人们越来越追求玻璃幕墙的安全、节能和环保方面的功能。当然，要达到安全、节能、环保和美观时尚的高度统一，还需要付出更多的努力。
参考文献
[1] 宋秋芝, 刘志海. 我国玻璃幕墙发展现状及趋势[J]. 玻璃,2009.
[2] 佟万泉.浅谈节能建筑的设计[J].科技创新导报, 2007.
[3] 孙振玉.浅谈建筑玻璃幕墙节能技术[J].建材与装饰, 2008．
[4] 赵西安.双层通风幕墙.门窗幕墙信息,2002．
[5] 何嘉鹏,延风,姜正良.中国东部双层窗节能的计算机模拟研究[J].节能,1997.
[6] 杨慧媛.玻璃幕墙建筑室内热环境及能耗综合研究:[硕士学位论文].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2004.
关键词： 建筑；玻璃幕墙；节能技术；应用；原理；分析；
中图分类号： TE08 文献标识码： A 文章编号：
引言
能源问题是当前世界各国普遍重视的问题，并已被列为人类面临的四大生存问题之一。在全世界的能源消耗中，无论是发达国家还是发展中国家，建筑能耗在总能耗中所占的比重都是很大，而且建筑能耗属于消费性能耗。因此，在世界范围内能源问题日益紧迫、建筑能耗不断增长的今天，世界各国又都将建筑节能列为节能工作的重点。中国是世界能源生产和消耗大国，节能意义深远而重大。玻璃幕墙作为建筑外围护结构的重要组成部分，在建筑节能中发挥着不可替代的作用。玻璃幕墙不仅实现了建筑外围护结构中墙体与门窗的合二为一，而且把建筑围护结构的使用功能与装饰功能巧妙地融为一体，使建筑更具现代感和装饰艺术性。但大面积玻璃幕墙在提供良好采光的同时，却又带来了采暖与制冷能耗高的隐患，这是建筑能耗的一个薄弱环节。
一、国内玻璃幕墙设计研究现状
玻璃幕墙作为世界上最丰富、最具发展潜力的能源资源——太阳能的被动利用技术之一, 因其具有降低建筑采暖通风与空调能耗、改善室内空气品质及能源资源可再生等优点而广泛应用于生态建筑设计中,是生态与节能建筑研究中的一个热点。玻璃幕墙被介绍到我国只有短短三十年时间,却得到了极快的发展,现如今,我国幕墙的发展是世界之最,产量是世界之最,幕墙种类之多也为世界之最,每年以500 万m2 的速度生产各种幕墙。建筑玻璃幕墙在现代建筑中的应用也越来越广泛,随着现代玻璃制造工艺的不断进步和建筑科学技术的发展,使得建筑在安全性、透明度、反射性、隔热性和色彩多样性等方面都有了巨大的改善。玻璃幕墙作为一项新兴的技术,拥有广阔的发展前景。
我国的建筑幕墙工业起步比较晚，上世纪90年代开始引入我国建筑业，现在我国已成为世界第一幕墙生产大国和使用大国，正在向世界幕墙强国发展。随着绿色、节能观念不断深入人心，包括开发商、建筑师等都对呼吸式玻璃幕墙这种新型的、具有显著节能效果的幕墙构造给予很大的关注，并寻求在新建项目中采用。随着世界能源危机的日趋加剧，能耗严重的玻璃幕墙建筑急需采用绿色节能技术来降低能耗，提高建筑的舒适性，甚至希望其能产生能源供建筑消耗。纵观国外建筑玻璃幕墙发展的历程与经验，我国的建筑玻璃幕墙设计和生产只能也必须向环保、节能与智能化发展。
二、玻璃幕墙节能技术应用分析
2.1玻璃幕墙的传热机理
普通浮法玻璃是透明材料，其透明的光谱范围是0.3～4um，即可见光和近红外线，刚好覆盖太阳光谱，因此普通浮法玻璃可透过太阳光能量的80%左右。对于环境热量，即5～50um 波段的中远红外线，普通浮法玻璃是不透明的，其透过率为0，其反射率也很低，但其吸收率很高，可达83.7%。玻璃吸收远红外线后再以远红外线的形式向室内二次辐射，由于玻璃的室外表面换热系数是室内表面换热系数的3 倍左右，玻璃吸收环境热量的75%传到室外，25%传到室内。在冬季，室内环境热量就是通过玻璃先吸收后辐射的形式，将室内的热量传到室外。玻璃幕墙的传热过程大致有三种途径：一是玻璃和铝合金(不锈钢)金属框格的传热，通过单层玻璃的热流传热，将热量通过金属框格向外传热；二是玻璃内表面与室内空气间的对流换热以及与室内环境间的辐射换热；三是玻璃幕墙外表面与周围空气间的对流换热以及外表面与外界环境间的辐射换热。
2.2玻璃幕墙的节能设计
（1）建筑玻璃的选择。一般来说，只采用单片着色玻璃或单片阳光控制镀膜玻璃是不能满足节能要求的，要想达到良好的节能效果可通过着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、Low—E 玻璃和透明浮法玻璃不同单片组成中空玻璃来满足节能要求，即玻璃的传热系数和遮阳系数都符合要求。中空玻璃也可以通过增大中空层厚度或中空玻璃空气层中充入惰性气体（如充氩气）来达到保温、节能的效果，我国北方严寒地区对玻璃幕墙保温节能要求较高，玻璃可采用双中空Low—E玻璃或更高配置玻璃来达到保温节能性能的要求。
（2）型材的选择。隐框玻璃幕墙的铝框不直接参与传递室内外热量，可采用一般铝型材。明框玻璃幕墙的铝框直接参与室内外热量的传递，因此应采用断热铝型材，消除铝型材的冷桥效应。断热型材通常有穿条断热型材和注胶断热型材两种形式（如图1所示），点支式玻璃幕墙的爪件应采用断热爪件。
图1断热型材
（3）遮阳系统的选择。夏季阳光辐射强烈，利用建筑遮阳系统可以有效阻断直射太阳光直接进入室内，防止阳光过分照射使室内温度升高，可以取得立竿见影的效果。设置遮阳后,会有如下作用及效果:
遮阳对太阳辐射的作用。影响外围护结构的保温隔热性能最大的指标就是遮阳系数。遮阳系数愈小,透过外围护结构的太阳辐射热量愈小,防热效果愈好。遮阳对遮挡太阳辐射热的作用是相当大的。
遮阳对室内温度作用。遮阳防止室内温度上升有明显作用,因此, 遮阳对空调房间可减少冷负荷。
遮阳对房间通风的影响。遮阳设施对房间通风有一定的阻挡作用,在开启窗通风的情况下, 室内的风速会减弱2 2 % ～4 7 % , 具体视遮阳设施的构造情况而定。而对玻璃表面上升的热空气有阻挡作用,不利散热,因此对这一不利因素应加予注意。
幕通常遮阳可分为两类：一类是面板自身遮阳，如阳光控制镀膜玻璃、着色玻璃、Low—E 玻璃、丝网印刷釉面玻璃等；另一类为遮阳系统。遮阳系统可分为水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳、挡板遮阳和遮阳帘、遮阳百叶等。如下图所示为水平遮阳玻璃百叶。
图2水平遮阳玻璃百叶
一般来说，选择什么样的遮阳系统应根据季节的变化、时间的变化和室外天气的情况，通过调节遮阳板的开合角度来控制太阳光进入室内的比例，从而达到最佳的遮阳效果。在进行遮阳系统的设计师应掌握好三个原则：优先选用效率更高、遮阳系数小的遮阳系统；优先选用活动性的、易于控制室内环境的可调节遮阳系统；优先选用耐久性好、强度高、重量轻的遮阳系统。
（4）节能技术措施。在玻璃幕墙上设置遮阳系统，可以最大限度减少阳光的直接照射，使室外的热量进不到室内，避免室内过热，从而降低空调的耗能，是炎热地区建筑防热的主要措施之一。同时，遮阳构件可作为建筑的一种装饰特征，营造出丰富多彩的形体。在建筑设计中要求，当室外气温大于29℃、太阳辐射强度大于240w/㎡、阳光照射室内时间超过一小时、阳光照射室内深度达0.5m等情况下，就要采用遮阳措施。
三、玻璃幕墙节能设计的应用前景
在科学技术日新月异的今天，玻璃幕墙的节能设计也进入了一个崭新的发展阶段。其中智能技术在节能这个领域逐渐得到广泛应用，出现了节能效果更佳的智能玻璃幕墙。它是以一种动态的形式，根据外界气候环境的变化，自动调节玻璃幕墙的保温、遮阳和通风系统，最大限度地减少能量的消耗，创造舒适宜人的室内居住环境。智能玻璃幕墙是呼吸式玻璃幕墙在技术上的延伸，这是在智能化建筑的基礎上将建筑其他配套技术（光、电、暖、热）综合运用起来，充分利用太阳能、自然光和幕墙材料，通过电脑网络有效地调节室内的温度、光线和空气，从而减少了建筑物能量的损耗，降低了使用成本，达到最佳的经济效益。
随着建筑玻璃幕墙节能技术在现代建筑中越来越广泛的应用,我们相信玻璃幕墙作为一项新兴的节能环保技术,定会拥有更加广阔的发展前景，为建筑节能事业的发展闯出一片新天地。
结束语
建筑玻璃幕墙的发展趋势是安全、节能、环保和时尚，如果说时尚是人们追求玻璃幕墙的初衷，那么随着节能环保理念不断地深入人心，人们越来越追求玻璃幕墙的安全、节能和环保方面的功能。当然，要达到安全、节能、环保和美观时尚的高度统一，还需要付出更多的努力。
参考文献
[1] 宋秋芝, 刘志海. 我国玻璃幕墙发展现状及趋势[J]. 玻璃,2009.
[2] 佟万泉.浅谈节能建筑的设计[J].科技创新导报, 2007.
[3] 孙振玉.浅谈建筑玻璃幕墙节能技术[J].建材与装饰, 2008．
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[5] 何嘉鹏,延风,姜正良.中国东部双层窗节能的计算机模拟研究[J].节能,1997.
[6] 杨慧媛.玻璃幕墙建筑室内热环境及能耗综合研究:[硕士学位论文].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2004.