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摘要：玻璃幕墙具有整体美观效果而广泛应用于各类建筑物，从而减少高能耗建材的损耗。而如何对玻璃幕墙的设计才能达到节能的效果，是幕墙设计师较为关注的重点。本文根据笔者多年的设计经验，对玻璃幕墙的节能进行探讨。
关键词：玻璃幕墙；节能
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
一、传热节能分析
高导热的玻璃不可缺少的透明材料，建筑玻璃幕墙的室内热量传递如果不能有效地处理将不可避免地导致能源浪费。夏天太阳热辐射的穿透玻璃室，室内温度升高的同时，导致空调冷负荷的过热温度的增加，从而防止太阳能辐射尽可能少进入室内的关键是要解决的问题，这是比较高的遮光玻璃幕墙和窗口系数;冬季，利用太阳辐射加强对房间的温度，以帮助降低采暖能耗，有利于建筑节能和可持续发展，因此，通过减少玻璃门窗幕墙的传热系数，以减少传热温差是一个重要的方式，以节省能源。
因此，传导和对流的传热系数来衡量的传热能力，遮阳系数来测量辐射传热能力。具体方法可以概括的玻璃门窗幕墙的传热系数，以减少和控制玻璃幕墙及遮阳系数的值。
二、降低传热系数
（一）提高玻璃热阻
中空玻璃，一般由两片(或三片)玻璃与空气层组合而成，有的采用暖边间隔条，中空层填充惰性气体或抽成真空，具有较高的性能，可以有效地提高玻璃热阻。因其具有优越的保温与隔声特质，很大程度上阻止了由门窗引起的热交换，降低了空调的能耗，限制了表面冷凝现象的发生，为工作和生活提供了舒适的室内环境。然而，采用中空玻璃需要注意气体间层的厚度设置：幕墙用中空玻璃间层厚度应不小于9mm、不大于20mm，以12mm或以上为宜。
（二）提高金属型材热阻
提高金属型材热阻的主要方式是选择断桥隔热型节能型材。断桥铝型材的隔热原理是基于产生一个连续的隔热区域，利用隔热条将铝合金型材分隔成两个部分。隔热条选用聚酰胺尼龙66，具有远小于铝合金的传热系数——0.3W/(m2·K)，却有与铝合金相当的力学性能指标。
（三）提高玻璃幕墙及窗的气密性
提高玻璃幕墙及窗的气密性，减少室内外空气对流传热，应采用弹性好、耐久的密封条密封或密封胶密封玻璃面板四周，双道或多道密封开启扇和单元式幕墙的单元板块间，同时，采取措施对单元板块的纵横交错缝进行密封，密封条应当在单元板块安装就位后保持压缩状态。
（四）采用双层幕墙系统
采用性能更为优异的双层幕墙系统。双层玻璃幕墙由内、外两层玻璃幕墙构成，外层幕墙设置进风口和出风口，幕墙中间形成一个通道便于空气流通。外层幕墙的形式多为隐框、明框和点式玻璃幕墙，内层幕墙以明框幕墙或铝合金门窗为主。双层玻璃幕墙是由内、外2层玻璃幕墙组成，2层幕墙中间形成一个通道,同时在外层幕墙设置进风口和出风口见图1。为了使立面通透、视野开阔,内层幕墙一般可采用悬窗结构形式。还有一种方法是设置通风器,通风器可安装在幕墙的顶部,使得控制方便,通风换气更自然、柔和,使人更加舒适。与传统玻璃幕墙相比,双层玻璃幕墙独特的夹层设计,不仅在提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能,更重要的是,为遮阳构件提供一个栖身之地,使之既能有效遮阳,又不破坏建筑外观。
图1 双层玻璃幕墙构造图
双层幕墙的节能原理在于以下两点：“烟囱效应”——夏季可利用自然通风降低室内温度：阳光照射过程中，空气在通道中被逐渐加热以产生自下而上地的流动现象，热空气被源源不断地带走，冷空气进入室内，达到降温目的。同时，双层幕墙的结构本身具有一定的遮阳功能，有利于减少陽光的辐射热量和室内环境的降温负荷；温室效应——冬季产生此效应以提高保温性能，降低采暖能耗。关闭外层幕墙的通风口，使通道内部的空气在阳光照射下不断升温，平衡室内外温度，减小温差和对外传热，起到保温功能，从而降低了室内取暖的相关费用。
三、控制遮阳系数
传热系数是衡量外围护结构热工性能的重要参数。同样，遮阳系数也是进行该项分析时不容忽略的主要指标。遮阳系数就是透过实际外围护结构（玻璃幕墙及窗）的太阳辐射热量和透过标准窗玻璃（我国为3mm普通平板玻璃的平均值）的太阳辐射热量的比值。遮阳系数越大，穿透外围护结构的太阳辐射热量越多，防热效果越差。反之，越小的遮阳系数具有越明显的防热效果。遮阳系数不仅受到遮阳系统构造形式和材料性能的影响，与建筑朝向和所处地区环境等多种因素均有关联。
（一）遮阳系统的作用
（1）屏蔽部分太阳辐射
屏蔽部分太阳辐射，减少太阳辐射对室内环境的影响。当然，冬天需要太阳辐射热的时候，遮阳系统可能会产生负面影响。这就要求，在选择遮阳系统的构造形式时应当充分考虑适宜性，是否符合建筑所处地区环境特点、朝向等因素，同时可以选择可活动的遮阳形式，如卷帘式遮阳、活动百叶窗等，方便调节，易于频繁移动，可随时适应不同的辐射需求。
（2）防止眩光
阻挡漫反射直射到玻璃面上的阳光以及玻璃反射光，防止产生眩光。遮阳系统使室内照度分布相对均匀，有利于保护人的视觉器官。针对室外环境而言，遮阳系统不仅对玻璃幕墙的反射光起到削弱作用，而且对高反射率的镀膜玻璃的反射光具有更为显著的屏蔽能力，有效降低了玻璃幕墙引起的大面积光污染的发生率。当然，遮阳系统也存在不利影响，比如会造成室内照度降低，尤其在阴雨天更为明显。
（3）影响室内通风及玻璃表面换热
遮阳系统的构造形式不同，其对室内的通风产生的影响也不尽相同。在正常情况下，遮阳系统可以降低风速，减少通风量，当然在室外风速较大时有一定的好处。遮阳设施对玻璃表面上升的热空气有一定的阻碍作用，影响热交换，因此，在构造设计时应当于遮阳设施和玻璃表面间预留一定距离的空间以便于气流的流通和交换。
（4）丰富建筑外观表达效果
传统玻璃幕墙大多是较为平板化的视觉形式，缺乏必要的视觉细节，利用不同形式的遮阳系统可以丰富墙体的光影效果，体现现代建筑的阴阳美感和舞动节奏。
（二）遮阳系统的主要形式
划分玻璃幕墙及窗的遮阳系统的标准多种多样，按其所在位置主要有以下形式。
（1）外部遮阳：在玻璃幕墙外部采用类似于传统形式的遮阳体系，如百叶窗 、遮阳板 、遮阳卷帘、格栅等，以阻挡炎热季节的太阳辐射。由于暴露在室外，此时的遮阳构件需要具备可以抵抗风雨等外界影响的特性，对结构强度和耐久性提出较高要求；
（2）在双层玻璃间采用机械控制的百叶、遮阳卷帘。这种模式的优点在于可使百叶及卷帘免受风雨侵蚀；
（3）内部遮阳，在玻璃幕墙内侧采用传统的遮阳百叶、遮阳卷帘等。
除了从建筑构件方式的选择入手以外，还可以着眼于整体设计中的生态化方式解决遮阳问题。如在较低的玻璃幕墙范围（一、二层高左右）内，植物遮阳是较为提倡的方式之一，这种方式更符合可持续发展理念，迎合低碳的时代主题。在玻璃幕墙前种植落叶植物，根据不同季节可以形成较大阴影或稀疏的枝干空间，为夏季提供遮阳以降低幕墙周围温度，为冬季提供日照以温暖室内环境。
四、结束语
玻璃幕墙的通透特性为建筑的立面带来了丰富的效果，合理利用玻璃幕墙及窗的这种特性是建筑师的一种责任和能力。有效避免因为玻璃幕墙的传热而造成的能源浪费，从传热途径上入手分析建筑节能的种种对策，对建筑设计尤其是公共建筑的设计具有一定的借鉴意义。
关键词：玻璃幕墙；节能
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
一、传热节能分析
高导热的玻璃不可缺少的透明材料，建筑玻璃幕墙的室内热量传递如果不能有效地处理将不可避免地导致能源浪费。夏天太阳热辐射的穿透玻璃室，室内温度升高的同时，导致空调冷负荷的过热温度的增加，从而防止太阳能辐射尽可能少进入室内的关键是要解决的问题，这是比较高的遮光玻璃幕墙和窗口系数;冬季，利用太阳辐射加强对房间的温度，以帮助降低采暖能耗，有利于建筑节能和可持续发展，因此，通过减少玻璃门窗幕墙的传热系数，以减少传热温差是一个重要的方式，以节省能源。
因此，传导和对流的传热系数来衡量的传热能力，遮阳系数来测量辐射传热能力。具体方法可以概括的玻璃门窗幕墙的传热系数，以减少和控制玻璃幕墙及遮阳系数的值。
二、降低传热系数
（一）提高玻璃热阻
中空玻璃，一般由两片(或三片)玻璃与空气层组合而成，有的采用暖边间隔条，中空层填充惰性气体或抽成真空，具有较高的性能，可以有效地提高玻璃热阻。因其具有优越的保温与隔声特质，很大程度上阻止了由门窗引起的热交换，降低了空调的能耗，限制了表面冷凝现象的发生，为工作和生活提供了舒适的室内环境。然而，采用中空玻璃需要注意气体间层的厚度设置：幕墙用中空玻璃间层厚度应不小于9mm、不大于20mm，以12mm或以上为宜。
（二）提高金属型材热阻
提高金属型材热阻的主要方式是选择断桥隔热型节能型材。断桥铝型材的隔热原理是基于产生一个连续的隔热区域，利用隔热条将铝合金型材分隔成两个部分。隔热条选用聚酰胺尼龙66，具有远小于铝合金的传热系数——0.3W/(m2·K)，却有与铝合金相当的力学性能指标。
（三）提高玻璃幕墙及窗的气密性
提高玻璃幕墙及窗的气密性，减少室内外空气对流传热，应采用弹性好、耐久的密封条密封或密封胶密封玻璃面板四周，双道或多道密封开启扇和单元式幕墙的单元板块间，同时，采取措施对单元板块的纵横交错缝进行密封，密封条应当在单元板块安装就位后保持压缩状态。
（四）采用双层幕墙系统
采用性能更为优异的双层幕墙系统。双层玻璃幕墙由内、外两层玻璃幕墙构成，外层幕墙设置进风口和出风口，幕墙中间形成一个通道便于空气流通。外层幕墙的形式多为隐框、明框和点式玻璃幕墙，内层幕墙以明框幕墙或铝合金门窗为主。双层玻璃幕墙是由内、外2层玻璃幕墙组成，2层幕墙中间形成一个通道,同时在外层幕墙设置进风口和出风口见图1。为了使立面通透、视野开阔,内层幕墙一般可采用悬窗结构形式。还有一种方法是设置通风器,通风器可安装在幕墙的顶部,使得控制方便,通风换气更自然、柔和,使人更加舒适。与传统玻璃幕墙相比,双层玻璃幕墙独特的夹层设计,不仅在提高幕墙的保温隔热性能上提供了更多可能,更重要的是,为遮阳构件提供一个栖身之地,使之既能有效遮阳,又不破坏建筑外观。
图1 双层玻璃幕墙构造图
双层幕墙的节能原理在于以下两点：“烟囱效应”——夏季可利用自然通风降低室内温度：阳光照射过程中，空气在通道中被逐渐加热以产生自下而上地的流动现象，热空气被源源不断地带走，冷空气进入室内，达到降温目的。同时，双层幕墙的结构本身具有一定的遮阳功能，有利于减少陽光的辐射热量和室内环境的降温负荷；温室效应——冬季产生此效应以提高保温性能，降低采暖能耗。关闭外层幕墙的通风口，使通道内部的空气在阳光照射下不断升温，平衡室内外温度，减小温差和对外传热，起到保温功能，从而降低了室内取暖的相关费用。
三、控制遮阳系数
传热系数是衡量外围护结构热工性能的重要参数。同样，遮阳系数也是进行该项分析时不容忽略的主要指标。遮阳系数就是透过实际外围护结构（玻璃幕墙及窗）的太阳辐射热量和透过标准窗玻璃（我国为3mm普通平板玻璃的平均值）的太阳辐射热量的比值。遮阳系数越大，穿透外围护结构的太阳辐射热量越多，防热效果越差。反之，越小的遮阳系数具有越明显的防热效果。遮阳系数不仅受到遮阳系统构造形式和材料性能的影响，与建筑朝向和所处地区环境等多种因素均有关联。
（一）遮阳系统的作用
（1）屏蔽部分太阳辐射
屏蔽部分太阳辐射，减少太阳辐射对室内环境的影响。当然，冬天需要太阳辐射热的时候，遮阳系统可能会产生负面影响。这就要求，在选择遮阳系统的构造形式时应当充分考虑适宜性，是否符合建筑所处地区环境特点、朝向等因素，同时可以选择可活动的遮阳形式，如卷帘式遮阳、活动百叶窗等，方便调节，易于频繁移动，可随时适应不同的辐射需求。
（2）防止眩光
阻挡漫反射直射到玻璃面上的阳光以及玻璃反射光，防止产生眩光。遮阳系统使室内照度分布相对均匀，有利于保护人的视觉器官。针对室外环境而言，遮阳系统不仅对玻璃幕墙的反射光起到削弱作用，而且对高反射率的镀膜玻璃的反射光具有更为显著的屏蔽能力，有效降低了玻璃幕墙引起的大面积光污染的发生率。当然，遮阳系统也存在不利影响，比如会造成室内照度降低，尤其在阴雨天更为明显。
（3）影响室内通风及玻璃表面换热
遮阳系统的构造形式不同，其对室内的通风产生的影响也不尽相同。在正常情况下，遮阳系统可以降低风速，减少通风量，当然在室外风速较大时有一定的好处。遮阳设施对玻璃表面上升的热空气有一定的阻碍作用，影响热交换，因此，在构造设计时应当于遮阳设施和玻璃表面间预留一定距离的空间以便于气流的流通和交换。
（4）丰富建筑外观表达效果
传统玻璃幕墙大多是较为平板化的视觉形式，缺乏必要的视觉细节，利用不同形式的遮阳系统可以丰富墙体的光影效果，体现现代建筑的阴阳美感和舞动节奏。
（二）遮阳系统的主要形式
划分玻璃幕墙及窗的遮阳系统的标准多种多样，按其所在位置主要有以下形式。
（1）外部遮阳：在玻璃幕墙外部采用类似于传统形式的遮阳体系，如百叶窗 、遮阳板 、遮阳卷帘、格栅等，以阻挡炎热季节的太阳辐射。由于暴露在室外，此时的遮阳构件需要具备可以抵抗风雨等外界影响的特性，对结构强度和耐久性提出较高要求；
（2）在双层玻璃间采用机械控制的百叶、遮阳卷帘。这种模式的优点在于可使百叶及卷帘免受风雨侵蚀；
（3）内部遮阳，在玻璃幕墙内侧采用传统的遮阳百叶、遮阳卷帘等。
除了从建筑构件方式的选择入手以外，还可以着眼于整体设计中的生态化方式解决遮阳问题。如在较低的玻璃幕墙范围（一、二层高左右）内，植物遮阳是较为提倡的方式之一，这种方式更符合可持续发展理念，迎合低碳的时代主题。在玻璃幕墙前种植落叶植物，根据不同季节可以形成较大阴影或稀疏的枝干空间，为夏季提供遮阳以降低幕墙周围温度，为冬季提供日照以温暖室内环境。
四、结束语
玻璃幕墙的通透特性为建筑的立面带来了丰富的效果，合理利用玻璃幕墙及窗的这种特性是建筑师的一种责任和能力。有效避免因为玻璃幕墙的传热而造成的能源浪费，从传热途径上入手分析建筑节能的种种对策，对建筑设计尤其是公共建筑的设计具有一定的借鉴意义。