论文部分内容阅读
【摘 要】幕墙工程以其美观的外表功能越来越多地应用在工程的外围部位。但由于幕墙在我国兴起的时间较短，不少工程因为幕墙施工中存在的问题而、整个工程在质量、进度、投资等方面产生了大量问题，直接影响了工程建设的预期目标 。随着现代建筑透明度的越来越高，玻璃幕墙及窗户面积越来越大，节能和建筑玻璃幕墙及窗的矛盾也就越来越突出，作者就从多方面着探讨玻璃幕墙的能耗问题。
【关键词】玻璃幕墙； 工程；
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
1 提高玻璃幕墙节能效果的途径
建筑幕墙的节能应与项目所在的地理气候条件紧密地结合起来，合理地选用构成玻璃幕墙的主要材料。
玻璃面板的选取。
从控制得热与传热来讲，玻璃幕墙的节能重点在玻璃的选择上。节能玻璃要具备两个节能特性——保温性和隔热性。玻璃的保温性(导热系数K值)要达到与当地墙体相匹配的水平。而对于玻璃的隔热性(遮阳系数S)要与建筑物所在地阳光辐照特点相适应。不同用途的建筑物对玻璃隔热的要求是不同的。目前能同时达到“保温”和“隔热”要求的就是低辐射(Low－E)中空玻璃和多中空玻璃以及Low-E真空玻璃及组合真空玻璃。太阳光的热能主要是可见光能(短波热)和不可见光能(长波热，即红外线)两部分。可见光能占46％，红外线占52％，另有2％为紫外线。Low-E镀膜的独特功能，是能让可见光能透过而把不可见光反射回去，具有良好的阻隔热辐射透过作用。所以，在夏天，它可放进可见光(阳光)，同时把柏油马路、建筑物等放出的强烈的不可见光能(红外辐射热)阻挡在外，使业主大大降低用于空调的投资和室内的空调费用。在冬天，它可放进可见光能，同时，把室内的不可见光能(红外辐射热)反射回室内，不使之通过玻璃向外散失，因此能极好地保持室内温度，大大降低冬季室内的取暖费用，达到节能的目的。中空玻璃的隔热能力来自于密封于玻璃之间的空气层。因为空气的热阻性极好(空气的导热系数为 0.028W/m2k)，是玻璃的1/27(玻璃的导热系数0.77W/m2k)。中空玻璃的传热系数K值与其空气层的厚度密切相关，应适度控制中空玻璃空气层的厚度。在空气层的厚度小于13mm时空气层厚度越大K值越小;在13mm左右时达到最低极限，此后K值随空气层厚度增加而增大，这是由于空气层大于13mm后内部空气形成闭环对流增大了热量传递所致。所以中空玻璃空气层厚度一般应选择12mm为宜。若在中空玻璃中冲入氩气(Ar)等惰性气体抑制空气的闭环对流其K值还可进一步降低。也可以采取增加空气层层数的办法，就是用双层或多层中空玻璃，或在空气层中夹透明薄膜，利用装饰隔条将空气层分隔成几个独立的区域以减少对流传热对玻璃隔热性的影响。
(2)隔热铝型材的选取。
作为透明幕墙的重要组成部分，铝型材的断热节能也是应考虑的一个重点要素。隔热的原理是用机械辊压的方法将非金属隔热条与两个断面的铝合金型材巧妙地结合为一种隔热材料。通过隔热材料在玻璃幕墙的室内外之间形成隔热冷桥，使得室外的热量无法通过热传导的形式传至室内，以达到节能的目的。目前最常用的铝型材的隔热材料为PA66GF25(俗称尼龙66，化学名简称 PA66)，用PA66加25%的玻璃纤维改性成的工程塑料。它可增大热阻，减少热传导，且具有优良的耐磨、抗蠕变及耐老化性能。而力学性能指标与铝合金相当，热膨胀系数与铝合金接近，尼龙66的导热系数为0.3W/m2K，约为铝的 1/700倍。普通的铝合金门窗，传热系数比较大，即使安装中空玻璃，传热系数也达到了4W/m2K，而采用尼龙隔热条的型材的导热系数可低于 2.7W/m2K 。
(3)保温隔热材料。
保温隔热材料在节能方面扮演着重要角色，同时还强化了防火功能。幕墙工程宜采用岩棉、矿棉、玻璃棉等充当保温隔热材料，其优点是保温隔热性能好，导热系数只有0.044W/m2K，最高使用温度达到650℃。在不透明幕墙系统中，幕墙的保温材料是节能的重点考虑对象。以常见的楼层结构梁处非透明玻璃幕墙为例。首先玻璃面板与主体结构预留100mm厚度以上的密闭空气层，然后在主体结构墙体上贴保温层，利用具有保温作用的上下双层防火岩棉加镀锌钢板形成一个密闭的空气层，以阻止室内外能量的交换;在玻璃幕墙的收边部位与墙体的空隙填充保温岩棉。这样，通过围护结构的热量传递，从外传到内经过三个部分，即玻璃幕墙部分、封闭空气层部分与墙体部分。经过上述的有效措施，使得墙体的传热系数远远低于规范要求，有效地提
高了隔热保温性能。
(4)密封材料的选取。
密封材料的正确选取直接影响节能结构措施的效果。玻璃与玻璃、型材槽壁间缝处采用密度不大于0.037g/cm3的聚乙烯泡沫棒作填充材料，此材料质量轻、保温性能好。玻璃幕墙开启窗的周边缝隙、明框幕墙玻璃与型材间隙宜采用耐候性好、耐热性好、密封性好的三元乙丙橡胶条或氯丁橡胶条。玻璃与铝型材副框间结构性粘结必须采用与框体材料有良好相溶性的中性硅酮结构密封胶粘合，这种结构胶性能稳定(使用温度为 -4 8℃～ 88 ℃、耐热性达 15 0℃、冷变形不明显)、粘结力强。但全玻幕墙和点支承幕墙采用镀膜玻璃时，不应采用酸性硅酮结构密封胶粘结，因为镀膜层所含的金属元素与酸性胶反应将致使粘结破坏。耐候密封胶应采用硅酮建筑密封胶。硅酮密封胶耐紫外线性能好，因此经久耐用、不易老化龟裂，且与硅酮结构胶、玻璃及其它构件有良好相容性，粘结效果好。
3 玻璃幕墙的节能措施
选择适当的建筑方位。
建筑方位的选择是建筑外墙节能的要素之一。建筑的朝向应该考虑日照、采光、通风、遮阳等要求。大面积的玻璃幕墙应避免东照西晒，建筑物的朝向应朝南北方向配置。坐北朝南的的朝向是我国许多建筑的合理朝向，但朝向的选择是因地域气候、周围环境、建筑需求而改变的，不可一概而论。在城市房屋建筑设计中，建筑方位的选择往往由于城市布局规划等原因不能按最佳朝向，但可以通过调整建筑布局来获得相对合理的方位。
(2)提高幕墙及窗的气密性，减少室内外空气对流传热。
开启窗部位是玻璃幕墙中保温隔热的薄弱环节。由空气渗透性能检测数据可知，在同压力差下，可开启部位的空气渗透量远大于固定部位空气渗透量。因此，开启窗部位开启角度不宜大于30°，开启距离不宜大于300mm，同时要注意在立面分格设计中开启窗设置数量不宜过多、面积不宜过大。在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量提高幕墙及窗的气密性，减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的窗材料。扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;窗扇四周玻璃外侧与固定板块之间增设橡胶密封条，起到隔热保温作用。
(3)采用百页、格栅等遮阳设施，减少太阳辐射得热。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/m2、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。
(4)采用双层玻璃幕墙。
双层玻璃幕墙是由内外两层玻璃幕墙组成，两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。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，更为重要的是，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。
(5)采用光电玻璃幕墙。
光電玻璃由低铁玻璃、太阳能光电模块、背面玻璃、特殊金属导线、EVA胶等组成，是一种新颖的建筑用高科技玻璃产品。光电玻璃最大的功能是利用太阳光产生电能，实现建筑物的多功能化、高科技化。它应用在玻璃幕墙和玻璃天棚上具有现代感，是玻璃幕墙技术发展的又一个新的趋势和潮流。把光电玻璃应用于玻璃幕墙和玻璃天棚，可以起到安全、遮阳、隔热、隔音、节能、环保、降低光污染、产生电能、创造效益的作用。最重要的是光电能源取之不尽、用之不竭，清洁无污染，可解决人类能源短缺的困扰。
4 结语
我国建筑能耗是相同气候条件发达国家建筑能耗的2到3倍，在全面建设小康社会的进程中，节能减排的任务十分艰巨。建筑节能是提高住宅舒适度，降低使用费用的基础，也是可持续发展的迫切要求，只有把资源节约、降低能耗放在突出位置，才能更好地促进和谐社会的建设。玻璃幕墙的节能除了选择合理的玻璃幕墙材料，建筑方位的调整、采用小的建筑物体形系数、采用不同形式的遮阳、安装时增强其密封性等方法来减少能耗都是非常好的节能途径。建筑物的节能应该从多方面加以控制，是各个有关方面共同作用的结果，对于玻璃幕墙上述节能措施，我们应该从实际出发、灵活运用，达到预期的节能效果。
参考文献
[1] 对玻璃幕墙节能技术要求.
[2] 陈武文 .玻璃幕墙的遮阳节能技术 .
[3] 特种玻璃·结构·幕墙 .技术手册
【关键词】玻璃幕墙； 工程；
中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：
1 提高玻璃幕墙节能效果的途径
建筑幕墙的节能应与项目所在的地理气候条件紧密地结合起来，合理地选用构成玻璃幕墙的主要材料。
玻璃面板的选取。
从控制得热与传热来讲，玻璃幕墙的节能重点在玻璃的选择上。节能玻璃要具备两个节能特性——保温性和隔热性。玻璃的保温性(导热系数K值)要达到与当地墙体相匹配的水平。而对于玻璃的隔热性(遮阳系数S)要与建筑物所在地阳光辐照特点相适应。不同用途的建筑物对玻璃隔热的要求是不同的。目前能同时达到“保温”和“隔热”要求的就是低辐射(Low－E)中空玻璃和多中空玻璃以及Low-E真空玻璃及组合真空玻璃。太阳光的热能主要是可见光能(短波热)和不可见光能(长波热，即红外线)两部分。可见光能占46％，红外线占52％，另有2％为紫外线。Low-E镀膜的独特功能，是能让可见光能透过而把不可见光反射回去，具有良好的阻隔热辐射透过作用。所以，在夏天，它可放进可见光(阳光)，同时把柏油马路、建筑物等放出的强烈的不可见光能(红外辐射热)阻挡在外，使业主大大降低用于空调的投资和室内的空调费用。在冬天，它可放进可见光能，同时，把室内的不可见光能(红外辐射热)反射回室内，不使之通过玻璃向外散失，因此能极好地保持室内温度，大大降低冬季室内的取暖费用，达到节能的目的。中空玻璃的隔热能力来自于密封于玻璃之间的空气层。因为空气的热阻性极好(空气的导热系数为 0.028W/m2k)，是玻璃的1/27(玻璃的导热系数0.77W/m2k)。中空玻璃的传热系数K值与其空气层的厚度密切相关，应适度控制中空玻璃空气层的厚度。在空气层的厚度小于13mm时空气层厚度越大K值越小;在13mm左右时达到最低极限，此后K值随空气层厚度增加而增大，这是由于空气层大于13mm后内部空气形成闭环对流增大了热量传递所致。所以中空玻璃空气层厚度一般应选择12mm为宜。若在中空玻璃中冲入氩气(Ar)等惰性气体抑制空气的闭环对流其K值还可进一步降低。也可以采取增加空气层层数的办法，就是用双层或多层中空玻璃，或在空气层中夹透明薄膜，利用装饰隔条将空气层分隔成几个独立的区域以减少对流传热对玻璃隔热性的影响。
(2)隔热铝型材的选取。
作为透明幕墙的重要组成部分，铝型材的断热节能也是应考虑的一个重点要素。隔热的原理是用机械辊压的方法将非金属隔热条与两个断面的铝合金型材巧妙地结合为一种隔热材料。通过隔热材料在玻璃幕墙的室内外之间形成隔热冷桥，使得室外的热量无法通过热传导的形式传至室内，以达到节能的目的。目前最常用的铝型材的隔热材料为PA66GF25(俗称尼龙66，化学名简称 PA66)，用PA66加25%的玻璃纤维改性成的工程塑料。它可增大热阻，减少热传导，且具有优良的耐磨、抗蠕变及耐老化性能。而力学性能指标与铝合金相当，热膨胀系数与铝合金接近，尼龙66的导热系数为0.3W/m2K，约为铝的 1/700倍。普通的铝合金门窗，传热系数比较大，即使安装中空玻璃，传热系数也达到了4W/m2K，而采用尼龙隔热条的型材的导热系数可低于 2.7W/m2K 。
(3)保温隔热材料。
保温隔热材料在节能方面扮演着重要角色，同时还强化了防火功能。幕墙工程宜采用岩棉、矿棉、玻璃棉等充当保温隔热材料，其优点是保温隔热性能好，导热系数只有0.044W/m2K，最高使用温度达到650℃。在不透明幕墙系统中，幕墙的保温材料是节能的重点考虑对象。以常见的楼层结构梁处非透明玻璃幕墙为例。首先玻璃面板与主体结构预留100mm厚度以上的密闭空气层，然后在主体结构墙体上贴保温层，利用具有保温作用的上下双层防火岩棉加镀锌钢板形成一个密闭的空气层，以阻止室内外能量的交换;在玻璃幕墙的收边部位与墙体的空隙填充保温岩棉。这样，通过围护结构的热量传递，从外传到内经过三个部分，即玻璃幕墙部分、封闭空气层部分与墙体部分。经过上述的有效措施，使得墙体的传热系数远远低于规范要求，有效地提
高了隔热保温性能。
(4)密封材料的选取。
密封材料的正确选取直接影响节能结构措施的效果。玻璃与玻璃、型材槽壁间缝处采用密度不大于0.037g/cm3的聚乙烯泡沫棒作填充材料，此材料质量轻、保温性能好。玻璃幕墙开启窗的周边缝隙、明框幕墙玻璃与型材间隙宜采用耐候性好、耐热性好、密封性好的三元乙丙橡胶条或氯丁橡胶条。玻璃与铝型材副框间结构性粘结必须采用与框体材料有良好相溶性的中性硅酮结构密封胶粘合，这种结构胶性能稳定(使用温度为 -4 8℃～ 88 ℃、耐热性达 15 0℃、冷变形不明显)、粘结力强。但全玻幕墙和点支承幕墙采用镀膜玻璃时，不应采用酸性硅酮结构密封胶粘结，因为镀膜层所含的金属元素与酸性胶反应将致使粘结破坏。耐候密封胶应采用硅酮建筑密封胶。硅酮密封胶耐紫外线性能好，因此经久耐用、不易老化龟裂，且与硅酮结构胶、玻璃及其它构件有良好相容性，粘结效果好。
3 玻璃幕墙的节能措施
选择适当的建筑方位。
建筑方位的选择是建筑外墙节能的要素之一。建筑的朝向应该考虑日照、采光、通风、遮阳等要求。大面积的玻璃幕墙应避免东照西晒，建筑物的朝向应朝南北方向配置。坐北朝南的的朝向是我国许多建筑的合理朝向，但朝向的选择是因地域气候、周围环境、建筑需求而改变的，不可一概而论。在城市房屋建筑设计中，建筑方位的选择往往由于城市布局规划等原因不能按最佳朝向，但可以通过调整建筑布局来获得相对合理的方位。
(2)提高幕墙及窗的气密性，减少室内外空气对流传热。
开启窗部位是玻璃幕墙中保温隔热的薄弱环节。由空气渗透性能检测数据可知，在同压力差下，可开启部位的空气渗透量远大于固定部位空气渗透量。因此，开启窗部位开启角度不宜大于30°，开启距离不宜大于300mm，同时要注意在立面分格设计中开启窗设置数量不宜过多、面积不宜过大。在保证日照、采光、通风、观景要求的条件下，尽量提高幕墙及窗的气密性，减少冷空气渗透。如设置泡沫塑料密封条，使用新型的、密封性能良好的窗材料。扇与扇之间的密封可用密封条、高低缝及缝外压条等;窗扇四周玻璃外侧与固定板块之间增设橡胶密封条，起到隔热保温作用。
(3)采用百页、格栅等遮阳设施，减少太阳辐射得热。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/m2、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。
(4)采用双层玻璃幕墙。
双层玻璃幕墙是由内外两层玻璃幕墙组成，两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。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，更为重要的是，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。
(5)采用光电玻璃幕墙。
光電玻璃由低铁玻璃、太阳能光电模块、背面玻璃、特殊金属导线、EVA胶等组成，是一种新颖的建筑用高科技玻璃产品。光电玻璃最大的功能是利用太阳光产生电能，实现建筑物的多功能化、高科技化。它应用在玻璃幕墙和玻璃天棚上具有现代感，是玻璃幕墙技术发展的又一个新的趋势和潮流。把光电玻璃应用于玻璃幕墙和玻璃天棚，可以起到安全、遮阳、隔热、隔音、节能、环保、降低光污染、产生电能、创造效益的作用。最重要的是光电能源取之不尽、用之不竭，清洁无污染，可解决人类能源短缺的困扰。
4 结语
我国建筑能耗是相同气候条件发达国家建筑能耗的2到3倍，在全面建设小康社会的进程中，节能减排的任务十分艰巨。建筑节能是提高住宅舒适度，降低使用费用的基础，也是可持续发展的迫切要求，只有把资源节约、降低能耗放在突出位置，才能更好地促进和谐社会的建设。玻璃幕墙的节能除了选择合理的玻璃幕墙材料，建筑方位的调整、采用小的建筑物体形系数、采用不同形式的遮阳、安装时增强其密封性等方法来减少能耗都是非常好的节能途径。建筑物的节能应该从多方面加以控制，是各个有关方面共同作用的结果，对于玻璃幕墙上述节能措施，我们应该从实际出发、灵活运用，达到预期的节能效果。
参考文献
[1] 对玻璃幕墙节能技术要求.
[2] 陈武文 .玻璃幕墙的遮阳节能技术 .
[3] 特种玻璃·结构·幕墙 .技术手册