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摘 要： 纵观世界，玻璃幕墙在超高层建筑外墙中的应用极其广泛。本文针对目前超高层建筑玻璃幕墙在节能方面存在的问题，通过一些典型案例的分析，结合笔者的个人理解，简单谈一谈超高层建筑玻璃幕墙与节能的矛盾，并且提出今后玻璃幕墙的节能设计发展趋势。
关键词：超高层建筑；玻璃幕墙；节能；矛盾；趋势
随着时代的发展，建筑技术的进步以及建筑材料的更新，玻璃幕墙在超高层中的应用日益广泛。玻璃幕墙是近代科学技术发展的产物，是现代超高层建筑的显著特征。玻璃幕墙能巧妙的解决超高层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的问题，融建筑技术、建筑艺术为一体，因此在我国超高层建筑外墙材料中占有重要地位。但与此同时，玻璃幕墙与节能的矛盾也日益突出。下面，笔者主要从建筑节能的角度出发，简单阐述这一方面的相关问题。
一、前言
当今世界，超高层建筑如雨后春笋般在全球范围内迅速崛起。在众多的超高层建筑外墙材料中，玻璃幕墙是当代设计师青睐的对象之一（见图1）。超高层玻璃幕墙的设计一项高新技术，它应配套有科学的测量标准和方法，研究玻璃材料本身的技术特点和性能，材料的透光系数、太阳直射透射率、相对得热以及传热系数等指标，还有对建筑的室内热环境和采暖空调能耗的影响程度。但是，就目前的实际情况而言，超高层玻璃幕墙的设计还没在以上指标中找到一个合适的平衡点，因此，笔者认为玻璃幕墙与建筑节能的矛盾仍然存在并且日益突出。
二、玻璃幕墙的缺点
1、耗能大，城市热源之一，不符合节能建筑的原则。
针对我国的国情，笔者认为中国建筑行业面临严峻挑战。1）建筑能耗的总量逐年上升。2）高耗能建筑比例大。我国95%以上的建筑属于高耗能建筑，尤其是本文的研究对象——超高层建筑，其体型庞大，建筑材料消耗量巨大，作为建筑外围结构装饰面的玻璃幕墙，蕴含着严重的能源危机（见图2）。
另外，玻璃幕墙加剧了城市的热岛现象。对于超高层建筑外部空间而言，玻璃幕墙是热射线的发源地，反射光经过折射以后向四周扩散，造成了周边局部区域温度升高。
2、开发建设成本高，后期维护运营费用大。
在超高层建筑的全年能耗中，大约50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统，而在这部分能耗中，大约20%～50%是由外围护结构传热所消耗。玻璃在各种围护材料中最薄，也最容易传热，加重了玻璃建筑的空调负荷（见图3）。
三、玻璃幕墙相关理论
1、玻璃幕墙节能的设计原则
（1）玻璃幕墙的功能设计应因地而异。（2）进行幕墙热工设计时，必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。（3）幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。
2、玻璃幕墙面积与遮阳情况
超高层建筑采用玻璃幕墙的手法对建筑的遮阳和防热都是极其不利的。玻璃幕墙的热工特性对空调建筑物的能耗影响很大，是夏季建筑热工设计的关键。由于玻璃的传热系数高，隔热能力差，单位面积玻璃得热量比墙体高得多。
在房間朝向、墙体热阻、热容量、遮阳系数等热工特性相同前提下，大面积玻璃幕墙对空调冷负荷增加很大。从节能的角度出发，围护结构外窗面积取小值对空调负荷的降低是有利的。
四、案例分析
1、波士顿汉考克大厦
由华裔建筑大师贝聿铭事务所设计的美国汉考克大厦（见图4）建于1971年。其幕墙是由镜面玻璃与透明玻璃组成的隔热玻璃。虽然其造型新颖，风格独特，但是，从建筑的安全性以及建筑节能的角度分析，该大厦存在着一定的问题。
2、纽约西格拉姆大厦
纽约西格拉姆大厦（见图5）建于1958，楼高38层。这栋大厦采用了50年代的新产品-染色玻璃，染色玻璃幕墙与透明玻璃的幕墙相比，在夏季可以避免阳光的曝晒，节约制冷费，还可避免眩光现象。西格拉姆大厦的染色玻璃幕墙，虽然还没有达到高反射全玻璃幕墙的要求，但它新颖的造型与较为适用的功能，使西格拉姆成为当时颇负盛名的建筑。
五、玻璃幕墙节能设计初探
本文笔者认为，在超高层玻璃幕墙节能设计中，应满足节能维护结构功能要求，根据建筑的使用功能以及我国不同地区的气候特点，正确选用各种节能玻璃材料，要合理处理玻璃幕墙和大面积窗的位置，透射部分面积和构造，充分利用热光比小的特种玻璃，减弱室外热作用，创造出新型建筑节能技术和设计方法。
1、幕墙节能体系的选用
（1）双层幕墙技术的节能原理是循环幕墙，它由双层玻幕或一层玻幕及一层普通开窗墙体组成，内外两层均上下设置通风口。这种双层玻璃幕墙与传统的单层玻璃幕墙相比，采暖时可以节约能源42%～52%，制冷时可以节约能源38%～60%。
（2）节能百页技术是对传统百叶遮阳的综合改进。
2、合理选择幕墙玻璃材料，降低建筑能耗
玻璃的面积决定了玻璃材料是其节能的关键。对于中空玻璃，外片玻璃吸收绝大部分太阳辐射熱，而空气层将外片玻璃的热辐射阻挡在外面而不对室内产生二次辐射传热。中空玻璃的采用不仅能降低太阳辐射，也能有效地阻止温差传热。中空玻璃的隔热性能主要因其内部气体处于一个封闭的空间，气体不产生对流，而且空气的导热系数很小。
3、综合采取各种相关的建筑节能措施
实现超高层建筑玻璃幕墙的节能，一方面是减少其使用面积；另一方面是遮阳，玻璃幕墙因太阳辐射而产生的日射冷负荷为主要负荷，所以遮阳是主要的防辐射措施。另外，在寒冷地区采用玻璃幕墙时应做保温措施；在炎热地区则要注意隔热。
六、结语
节能是当今经济社会的焦点问题，随着社会的发展，建筑设计理念的提升，建筑在资源利用、节约能源、环境协调等方面提出了新的要求。针对超高层建筑玻璃幕墙与节能存在矛盾的情况，设计师应采用各种有效的措施，创造出新型建筑节能技术和设计方法。
参考文献
[1]宋德萱.节能建筑设计与技术[M].上海：同济大学出版社，2003.
[2]彭政国.我国门窗幕墙发展趋势[J].建材产品与应用，2002.
[3]涂逢祥.建筑节能（42）[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.[4]（作者单位：广州大学市政技术学院）
关键词：超高层建筑；玻璃幕墙；节能；矛盾；趋势
随着时代的发展，建筑技术的进步以及建筑材料的更新，玻璃幕墙在超高层中的应用日益广泛。玻璃幕墙是近代科学技术发展的产物，是现代超高层建筑的显著特征。玻璃幕墙能巧妙的解决超高层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的问题，融建筑技术、建筑艺术为一体，因此在我国超高层建筑外墙材料中占有重要地位。但与此同时，玻璃幕墙与节能的矛盾也日益突出。下面，笔者主要从建筑节能的角度出发，简单阐述这一方面的相关问题。
一、前言
当今世界，超高层建筑如雨后春笋般在全球范围内迅速崛起。在众多的超高层建筑外墙材料中，玻璃幕墙是当代设计师青睐的对象之一（见图1）。超高层玻璃幕墙的设计一项高新技术，它应配套有科学的测量标准和方法，研究玻璃材料本身的技术特点和性能，材料的透光系数、太阳直射透射率、相对得热以及传热系数等指标，还有对建筑的室内热环境和采暖空调能耗的影响程度。但是，就目前的实际情况而言，超高层玻璃幕墙的设计还没在以上指标中找到一个合适的平衡点，因此，笔者认为玻璃幕墙与建筑节能的矛盾仍然存在并且日益突出。
二、玻璃幕墙的缺点
1、耗能大，城市热源之一，不符合节能建筑的原则。
针对我国的国情，笔者认为中国建筑行业面临严峻挑战。1）建筑能耗的总量逐年上升。2）高耗能建筑比例大。我国95%以上的建筑属于高耗能建筑，尤其是本文的研究对象——超高层建筑，其体型庞大，建筑材料消耗量巨大，作为建筑外围结构装饰面的玻璃幕墙，蕴含着严重的能源危机（见图2）。
另外，玻璃幕墙加剧了城市的热岛现象。对于超高层建筑外部空间而言，玻璃幕墙是热射线的发源地，反射光经过折射以后向四周扩散，造成了周边局部区域温度升高。
2、开发建设成本高，后期维护运营费用大。
在超高层建筑的全年能耗中，大约50%～60%消耗于空调制冷与采暖系统，而在这部分能耗中，大约20%～50%是由外围护结构传热所消耗。玻璃在各种围护材料中最薄，也最容易传热，加重了玻璃建筑的空调负荷（见图3）。
三、玻璃幕墙相关理论
1、玻璃幕墙节能的设计原则
（1）玻璃幕墙的功能设计应因地而异。（2）进行幕墙热工设计时，必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。（3）幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。
2、玻璃幕墙面积与遮阳情况
超高层建筑采用玻璃幕墙的手法对建筑的遮阳和防热都是极其不利的。玻璃幕墙的热工特性对空调建筑物的能耗影响很大，是夏季建筑热工设计的关键。由于玻璃的传热系数高，隔热能力差，单位面积玻璃得热量比墙体高得多。
在房間朝向、墙体热阻、热容量、遮阳系数等热工特性相同前提下，大面积玻璃幕墙对空调冷负荷增加很大。从节能的角度出发，围护结构外窗面积取小值对空调负荷的降低是有利的。
四、案例分析
1、波士顿汉考克大厦
由华裔建筑大师贝聿铭事务所设计的美国汉考克大厦（见图4）建于1971年。其幕墙是由镜面玻璃与透明玻璃组成的隔热玻璃。虽然其造型新颖，风格独特，但是，从建筑的安全性以及建筑节能的角度分析，该大厦存在着一定的问题。
2、纽约西格拉姆大厦
纽约西格拉姆大厦（见图5）建于1958，楼高38层。这栋大厦采用了50年代的新产品-染色玻璃，染色玻璃幕墙与透明玻璃的幕墙相比，在夏季可以避免阳光的曝晒，节约制冷费，还可避免眩光现象。西格拉姆大厦的染色玻璃幕墙，虽然还没有达到高反射全玻璃幕墙的要求，但它新颖的造型与较为适用的功能，使西格拉姆成为当时颇负盛名的建筑。
五、玻璃幕墙节能设计初探
本文笔者认为，在超高层玻璃幕墙节能设计中，应满足节能维护结构功能要求，根据建筑的使用功能以及我国不同地区的气候特点，正确选用各种节能玻璃材料，要合理处理玻璃幕墙和大面积窗的位置，透射部分面积和构造，充分利用热光比小的特种玻璃，减弱室外热作用，创造出新型建筑节能技术和设计方法。
1、幕墙节能体系的选用
（1）双层幕墙技术的节能原理是循环幕墙，它由双层玻幕或一层玻幕及一层普通开窗墙体组成，内外两层均上下设置通风口。这种双层玻璃幕墙与传统的单层玻璃幕墙相比，采暖时可以节约能源42%～52%，制冷时可以节约能源38%～60%。
（2）节能百页技术是对传统百叶遮阳的综合改进。
2、合理选择幕墙玻璃材料，降低建筑能耗
玻璃的面积决定了玻璃材料是其节能的关键。对于中空玻璃，外片玻璃吸收绝大部分太阳辐射熱，而空气层将外片玻璃的热辐射阻挡在外面而不对室内产生二次辐射传热。中空玻璃的采用不仅能降低太阳辐射，也能有效地阻止温差传热。中空玻璃的隔热性能主要因其内部气体处于一个封闭的空间，气体不产生对流，而且空气的导热系数很小。
3、综合采取各种相关的建筑节能措施
实现超高层建筑玻璃幕墙的节能，一方面是减少其使用面积；另一方面是遮阳，玻璃幕墙因太阳辐射而产生的日射冷负荷为主要负荷，所以遮阳是主要的防辐射措施。另外，在寒冷地区采用玻璃幕墙时应做保温措施；在炎热地区则要注意隔热。
六、结语
节能是当今经济社会的焦点问题，随着社会的发展，建筑设计理念的提升，建筑在资源利用、节约能源、环境协调等方面提出了新的要求。针对超高层建筑玻璃幕墙与节能存在矛盾的情况，设计师应采用各种有效的措施，创造出新型建筑节能技术和设计方法。
参考文献
[1]宋德萱.节能建筑设计与技术[M].上海：同济大学出版社，2003.
[2]彭政国.我国门窗幕墙发展趋势[J].建材产品与应用，2002.
[3]涂逢祥.建筑节能（42）[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.[4]（作者单位：广州大学市政技术学院）