浅析现代玻璃幕墙与建筑节能的思考

王龙

【摘 要】玻璃幕墙是现代建筑较多采用的外围护结构，是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，是传统墙体失热损失的5—6倍。随着市场经济的发展，建筑节能是中国经济社会可持续发展的迫切需要，建设单位和设计单位的节能环保意识也不断提高，对玻璃幕墙的节能要求也不断的提高。下面本文对现代玻璃幕墙与建筑节能进行了探讨。

【关键词】玻璃幕墙；建筑节能；采暖

一、前言

由支承结构体系与面板组成的、可相对主体结构有一定位移能力的、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰性结构称为建筑幕墙。而面板材料是玻璃的建筑幕墙就是玻璃幕墙。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。玻璃幕墙的这种良好特性，使它一经问世就得到人们的重视和青睐。我国从上世纪80年代初开始引入玻璃幕墙，经过20多年的发展，玻璃幕墙在全国各地的建筑，特别是在一些地区的标志性公共建筑中已经使用的相当多了。香港的中环广场，上海的金茂大厦、锦江大厦，北京的西单国际大厦等都采用了大面积的玻璃幕墙。而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。因此，研究玻璃幕墙的节能设计对建筑节能工作的开展有重要意义。

二、现代玻璃幕墙设计中的建筑节能

1、选择节能的玻璃组件

玻璃幕墙和窗户的能耗约占建筑总能耗的 50%，要达到超低能耗的目的，玻璃幕墙和窗户采用高性能的节能玻璃是一个重要的方面。玻璃材料的透光系数、太阳直射透射率、相对得热以及传热系数等指标，对建筑的室内热环境和采暖空调能耗影响很大。因此，在建筑设计上如何利用玻璃材料，做到减少能耗，是建筑师急待注意的问题。目前常用的窗用玻璃有浮法玻璃、中空玻璃、热反射膜玻璃、低辐射玻璃、钢化玻璃、夹层玻璃等。其中浮法玻璃的保温隔热性能最差，钢化玻璃只改善了玻璃的强度，其保温隔热性能与浮法玻璃一样。中空玻璃随两片玻璃板间的间隙大小不同而保温隔热性能也不同，间隙越大，保温隔热性能越好。中空玻璃的标准间隙有 6mm、9mm、12mm、16mm、20mm 等。目前国内最常用的中空玻璃间隙为 6mm或 9mm。中空玻璃按使用的玻璃品种和间隙内的气体又可分为普通中空玻璃、低辐射中空玻璃、充惰性气体中空玻璃、充惰性气体辐射中空玻璃。其中充惰性气体辐射中空玻璃的保温隔热性能最好。另外，随着现代科技水平的迅速提高和应用技术的日新月异，各种功能独特的玻璃纷纷问世。目前国内采用的几种节能玻璃材料主要有镀膜玻璃、中空玻璃、带薄膜型热反射材料玻璃和中空玻璃。总之，通常，炎热地区和夏热冬暖地区宜选择吸热玻璃和热反射玻璃；过渡地区和夏热冬冷地区宜选择带热反射玻璃的中空玻璃；寒冷地区宜选择低辐射玻璃。在有条件的地方，尽量使用低辐射中空玻璃，它综合性能最好，对周围环境基本无光污染，不眩目刺眼。

2、玻璃幕墙断热型材的应用

通常玻璃幕墙所用材料基本上包括骨架、玻璃和封条材料。按材料的组成及构造形式分有四种：型钢骨架、铝合金型材骨架、不露骨架结构及无骨架玻璃幕墙。其中不露骨架结构及无骨架玻璃幕墙均无金属框架，其幕墙的导热系数均有玻璃本身和封条材料的性能来决定，封条材料的材料大多为密封胶和密封条。型钢骨架及铝合金型材骨架玻璃幕墙因采用金属框架，容易形成冷桥和热桥，因此，金属框架材料的选定对于玻璃幕墙的节能具有非常重要的意义。目前采用的新型断热金属框名称很多，但大多数都是在内外两种高导热性的金属框料之间插入低导热性的隔离物，形成有效断热层，阻断通过门窗框或窗扇型材散失热量的途径，统称为断热型材。断热型材结构合理、结合牢固、强度高、刚性好、热阻大，而且具有优良的隔声节能性能、抗风性能和气密水密性能。断热型材早期多用于平开窗，后来逐渐用于有框玻璃幕墙。随着的社会发展，人们生活水平的提高，居住环境也趋于高档化，环保性，新型隔热保温型材这一新概念产品也由国外传到国内。各个从事铝型材生产的企业纷纷引进国外隔热断桥穿条设备，国内从事铝加工设备的企业，也开发出隔热断桥穿条设备。新型断热铝型材通过穿条断桥连接，可以将氧化银白料与彩色喷涂料，砂面料与着色料相连接，增加型材的装饰感。

3、玻璃幕墙遮阳的设计

由于玻璃幕墙由玻璃和金属结构组成，而玻璃表面换热性强，热透射率高，故对室内热条件有极大的影响，在夏季，阳光透过玻璃射入室内，是造成室内过热的主要原因。特别在南方炎热地区，如果人体再受到阳光的直接照射，将会感到炎热难受。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，从而避免室内过热，是炎热地区建筑防热的主要措施之一。根据地区的气候特点和房间的使用要求，可以把遮阳作为永久性的或临时性的。永久性的就是在玻璃幕墙内外设置各种形式的遮阳板和遮阳帘，临时性的就是在玻璃的内外设置轻便的布帘，竹帘，软百页，帆布蓬等。在永久性的遮阳设施中，按其构件能否活动，又可分为固定式和活动式两种。活动式的遮阳可视一年中季节的变换，一天的时间变化和天空的阴晴情况，任意调节遮阳板的角度；在寒冷的季节，可以避免遮挡阳光，争取日照。这种遮阳设施的灵活性大，使用合理，因此近年在国外的建筑中应用较广。就我国所处地理纬度来说，各种遮阳板基本形式适应及朝向范围如下：（1）水平式遮阳在玻璃前采用伸出重叠的平板这种形式的遮阳，能有效地遮挡太阳高度角较大的，从玻璃幕墙上方投射下来的阳光。故它适用于南向的玻璃幕墙建筑物。（2）垂直式遮阳设于玻璃前之凸出板的垂直式遮阳，能有效地遮挡角度较小的，从玻璃窗侧斜射进来的阳光。但对于角度较大的，从玻璃窗上面射下来的阳光，或接近日出、日没时平射的阳光，它不起遮挡作用。故垂直式的遮阳主要适用于东北、北和西北向附近的玻璃幕墙建筑。（3）综合式遮阳。综合式遮阳能有效地遮挡高度角中等的，从玻璃窗前射下来的阳光。遮阳效果比较均匀，故它适用于东南或西南向的玻璃幕墙建筑。（4）挡板式遮阳这种形式的遮阳，能有效地遮挡高度角较小的，正射窗口的阳光。故它主要用于东西向的玻璃幕墙建筑。由于遮阳系统对室内采光、通风及冬季日照等亦带来不同层次的影响。目前出现一种遮阳采光系统，其采用遮阳板和导光板组合的遮采光系统，形式一般为在建筑玻璃幕墙或窗上部装设一水平遮阳设施，其功用除了可直接阻碍太阳的直射光热外，更可间接利用遮阳板设计将太阳光反射至天花板，再经天花板将自然光导入室内较深处。

三、结语

总之，玻璃幕墙实现了建筑外围护结构中墙体与门窗的合二为一，使建筑更具现代感和装饰艺术性。但又带来了采暖与制冷能耗高的隐患，不利于建筑节能。因此，需要加强建筑幕墙的额节能设计。由于我国幅员广阔，南北方、东西部地理气候环境差异很大，不同的环境条件下对建筑玻璃幕墙的节能要求也不尽相同。北方地区的节能幕墙对于南方地区来讲并不一定能达到节能的基本要求。因此，建筑幕墙节能设计就是，在对建筑周边的自然环境，如光线、温度、风压、气候状况等充分分析和了解的基础上，针对建筑本身的朝向、高度、室内功能等特点，通过有效地系统技术和产品对室内环境起到适应和调整的过程。这个过程需要综合多种因素考虑，需要处理多种关系，如隔热和得热、采光和遮阳、通风和热交换的关系，气密性、水密性和传热、隔声的关系等等，这是个复杂的系统工程，需要建筑设计师在工作实践中不断进行研究和探讨。

参考文献：

[1]宋德首编著.节能建筑设计与技术.上海：同济大学出版社，2003.

[2]熊建明.玻璃幕墙建筑节能技术分析及其经济评价.新型建筑材料.2000（9）.

[3]陈海辉一种新型幕墙的节能原理及设计经验.重庆建筑大学学报2005（7）.