玻璃幕墙节能设计原则及要点探讨

冼敏仪

广东世纪达建设集团有限公司

摘要：玻璃幕墙作为建筑物的外装饰是现代化城市建筑的重要标志之一，但玻璃幕墙是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位，是传统墙体失热损失 5-6 倍，幕墙的能耗约占整个建筑能耗的 40%左右，因此，玻璃幕墙的节能有极其重要的地位。本文主要对玻璃幕墙节能设计原则及要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：玻璃幕墙；设计原则；设计要点

一、前言

玻璃幕墙是现代化建筑的主要外围护结构之一，其节能已成为我国建筑节能的重要环节。在新世纪中，玻璃幕墙的设计不仅要满足建筑美学和建筑功能的要求，而且要更多地考虑热工设计，充分体现当前国际上流行的建筑设计三大原则：“开放与交流、舒适与自然、环保与节能”。本文主要对玻璃幕墙节能设计原则及要点进行了分析与探讨，以供同仁参考。

二、玻璃幕墙节能设计原则

随着 GB501892005《公共建筑节能设计标准》、JGJfF1512008《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》、GB/T210862007《建筑幕墙》标准的执行，保温隔热性能及其计算是幕墙节能的重要指标之一。由于我国南北气候差异较大，在不同的气候条件下对幕墙的节能要求不同。因此，玻璃幕墙的节能设计除保证本身性能指标外，还应结合当地气候条件遵循以下设计原则：严格遵循国家现行的外围护结构热工设计的有关标准规范；充分考虑当地气候条件，综合各方面因素进行合理选材、选型；冬季寒冷地区应进行保温设计，夏季炎热地区应进行隔热、通风设计；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。

三、玻璃幕墙节能设计要点分析

（1）隔热幕墙的节点设计。首先要确定好用什么结构形式，因为结构形式确定了大方向和它能达到的效果，而且影响到工程造价甚至建筑的总体设计，定位好才能设计出最优的方案。个人认为节能要求不是很高的一般性的项目优先考虑使用隐框玻璃幕墙形式，这种形式设计比较简单但也能够产生较好的隔热效果，一般隐框幕墙是通过结构胶与玻璃粘结，而结构胶就相当于一个低热传导的断桥构件隔断了面板与铝材等骨架的连接。隐框幕墙再结合使用中空玻璃就可以达到相对于明框幕墙单层玻璃更好的节能效果且无需很特别的改变很多常规的幕墙的构造和设计做法，中空的玻璃幕墙在隔绝室内外的温度的效果上还是很明显的。而且中空玻璃的外片还可以采用有色玻璃，镀膜玻璃，甚至low-e 玻璃等去达到节能的参数要求，在节能效果和经济性上可调节的幅度很大。而对于用明框系统的玻璃幕墙，要将节能做好需采用断桥隔热型铝材。隔热断桥铝合金的原理是在铝型材中间穿入隔热条，将铝型材断开形成断桥，有效阻止热量的传导，使用隔热断桥铝材的明框玻璃幕墙相对于隐框幕墙在造价上相对存在劣势，且因为加入了 隔热条在受力计算时比隐框相对复杂（不过现在计算机软件的应用已经轻易能解决）。使用双层幕墙的结构系统就比以上两个形式有更高的节能效果，其利用气压差、热压差和烟囱效应的原理更易于调整改善室内热环境而达到节能效果。但由于其技术复杂，造价较高，建筑面积要损失 2.5%～3.5% 等这些缺点使业主很多不愿意采用。

（2）幕墙玻璃节能设计。玻璃幕墙散热面大面积是玻璃，一般占面积的90%，所有玻璃幕墙节能玻璃是关键。玻璃的导热系数为1w/mK，而空气的导热系数为 0.024w/mK，氩气的导热系数为 0.016 w/mK，因此由两片或多片玻璃和空气层组成的中空玻璃其传热系数降低很多，如普通单片浮法玻璃的传热系数为 5.2-6.0w/m²K，而普通中空玻璃的传热系数降至 2.5-3.2w/m²K，充氩气后，中空玻璃的传热系数一般可再降 0.2-0.3w/m²K。要想获得更低的传热系数，可采用 Low-e 中空玻璃。Low-e 玻璃与普通浮法玻璃相比，其主要特征是对远红外线不再是高吸收，而是高反射，因此可阻止环境热量通过玻璃进行传递，采用 Low-e 玻璃组成的中空玻璃，其传热系数一般可降低至 1.5-2.1w/m²K。依据《公共建筑节能设计标准》 GB50189 的要求，在严寒地区，依据不同的体型系数和窗

墙比，传热系数限值为 1.5~3.2W/(m²K)。普通中空玻璃的传热系数为 2.5~3.5W/(m²K)，只能部分满足节能设计要求，Low-E中空玻璃的传热系数一般为 1.5~2.1W/(m²K)，可满足节能设计标准。国外发达国家已基本不用单玻和白玻璃了，因为它们不利于节能和改善居住环境。

（3）辅助节能系统（遮阳系统）设计。作为一种常用的隔热方法，遮阳同时也是我国普遍推广的节能措施。玻璃幕墙节能设计中，遮阳技术有着极为关键的地位。 遮阳可以拖延室内温度抵达峰值所需的时间；房间温度波幅值不高，可以保证室内拥有相对平衡的温度场。百叶采用梭型铝合金断面设计，铝合金百叶遮阳板由百叶中轴与受力铝合金方管连接，受力铝合金方管与不锈钢连杆固定连接，不锈钢连杆在与玻璃幕墙立柱固定连接，遮阳百叶片根据阳光入射角由推杆电机控制叶片角度。从而达到遮挡太阳的辐射热传导，由于外百叶位于玻璃幕墙外侧，在冬季夜间关闭时，百叶不仅可以遮挡天空背景冷辐射，还可以阻挡风速，减少玻璃幕墙外表面与外界的对流换热，提高幕墙的保温性能。

（4）自然通风节能设计。在玻璃幕墙应用前，必须进行严格的设计。在玻璃幕墙设计时，要结合建筑物的情况进行详细分析，对于通风的问题要考虑周全。玻璃幕墙使用最多的地方就是写字楼，由于这个地方内部人员数量较多，造成室内通风不流畅的情况，导致对内部人员的身体受到伤害，因此通风工作的实施是必不可少的。通风效果越好，室内的空气流通就越流畅，为了节约室内通风系统的资源，在玻璃幕墙通风设计过程中，要充分考虑玻璃幕墙外窗数量，若数量过少，会造成通风质量变差；若数量过多，则会导致室内热能流失。
（5）提高幕墙气密性节能设计。玻璃幕墙的气密性也是影响玻璃幕墙节能效果的一个重要因素，为增加玻璃幕墙的气密性，通常需在玻璃与型材之间、幕墙玻璃之间使用密封材料密封。开启扇周边的位置是密闭效果较差的部位，通常在设计过程中应该重点考虑开启扇的密封效果。在开启扇的窗扇与窗框间增加密封胶条，窗框与横梁立柱间增加披水条及密封胶条以进行多道密封。在选择幕墙密封性材料时，也需要重视玻璃幕墙的节能效果，现阶段建筑玻璃幕墙的密封性材料主要为橡胶密封性胶条，这种密封材料主要是将玻璃幕墙进行隐框，从而有效的控制玻璃幕墙的玻璃板和框架的间隙。目前在建筑玻璃幕墙的密封嵌缝中主要应用的材料为硅酮耐候胶，在实际的应用中，使建筑玻璃幕墙具有良好的抗热性、抗水性和抗紫外线性。 

四、总结

总之，随着建筑幕墙技术的不断发展，其使用材料的不断丰富，一大批新材料，新工艺被应用。玻璃幕墙设计逐渐从原来功能为主、限造价向功能为主、能耗低的方向转变，注重人工、自然环境之间的和谐统一。玻璃幕墙设计，必须坚持实用性、科学性以及安全性三项原则，全面考虑材料、构造以及辅助措施这几大节能要点；挑选优质的节能玻璃、型材，确定适宜的节能构造方法。既要适应玻璃幕墙的功能需求，同时也应保证建筑物的视觉美感。

参考文献

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