玻璃幕墙的能耗及节能设计

杨夏川 

广州江河幕墙系统工程有限公司    511340

摘要：面对纷繁复杂的玻璃类型及其参数，建筑师需对其背后的逻辑关系做出清晰的判断，保证建筑效果及功能需求。通过对寒冷地区超高层公共建筑外幕墙玻璃的选择所涉及的客观影响因素进行分析，探索相应的选择策略，为建筑师更好地实现超高层建筑外观效果及节能、光污染控制、幕墙安全等需求提供建议。

关键词：玻璃幕墙；能耗；节能设计

前言

随着人们审美意识的提高，玻璃幕墙设计能够有效地满足高层建筑的美观要求，但是除了注重美观外，还应注重玻璃幕墙的牢固性，以保证高层建筑整体安全。由于玻璃幕墙具有易碎性特征，因此，在施工过程中应注意原材料的采购和选择，同时，加强设计方案的有效性，从而从根本上提高玻璃幕墙的整体质量。

1玻璃幕墙概述

1.1玻璃幕墙的概念与特点

幕墙并非只有安装在建筑项目外墙的部分，也包括安装的雨篷、采光顶等。随着科技的不断进步，幕墙的优势越来越多，主要体现在美观和安全性上。幕墙除了美观性外，还具有一定的节能保温效果；对于幕墙的安全性来说，防雨、抗风压、抗震、防雷效果都很好。因此，玻璃幕墙在高层建筑工程中的应用越来越广泛，它不仅可以满足建筑师对各种造型设计的要求，而且可以系统化施工，促进工程顺利进行。

1.2玻璃幕墙的作用

随着高层建筑工程的不断发展，玻璃幕墙在工程施工中得到了广泛应用，具有一定的装饰作用和良好的防护效果。结合当前现状分析，大多数高层建筑工程中使用的建筑玻璃是中空玻璃或真空玻璃，对玻璃热工性能要求或对中空玻璃表面变形要求较高时，可采用三玻两腔中空玻璃，并采用热反射或低辐射镀膜玻璃。它具有更好的保温隔热效果，还能在夏季减少太阳辐射，降低室内温度，为人们提供更舒适的生活环境。因玻璃幕墙的这些优势，实现了节能减排的目标，对生态环保具有重要作用。由此可知，玻璃幕墙除了具有节能保护功能外，还有很好的装饰功能，不仅满足大众审美需求，而且还能提升城市形象，促进城市的发展。

1.3玻璃幕墙的类别

明框即幕墙的外框暴露在外面，玻璃嵌在其中，具有稳定效果，其应用率较高；而隐框是指不含金属外框，与明框相比，隐框更美观。玻璃幕墙由玻璃面板和骨架构成，两者通过有效结合形成玻璃幕墙，不仅具有保温隔热功能，而且具有一定的美观性。另外，玻璃幕墙具有较高的稳定性和安全性，同时，具有抗风、抗震等性能。因此，在建筑工程中应根据实际情况选择合适的玻璃幕墙类型，以保证施工的安全和质量。

1.4玻璃幕墙常见参数解析

建筑外幕墙玻璃常见的参数包括透过率、反射率、遮阳系数以及传热系数等。玻璃的透过率为光线透过玻璃的比例，数值越高，意味着通过玻璃的光线比例就越大，玻璃看起来越通透。透过率与反射率成反比，透过率越低，反射率越高，视觉遮蔽效果就越强，即越难透过玻璃看到背后的影像。以普通的6mm平板玻璃为例，透过率约为85%，反射率约为7%，还有8%的光线在玻璃的阻隔下进行二次辐射和对流。

2玻璃幕墙节能设计概述

2.1防水设计

设计采用等压腔设计原理：等压腔内部的压力通过特别加工的压力引入孔与外部压力连通以达到内外压力的平衡。然后将压力差转移到接触不到雨水的室内一侧，从而形成有水隐患处没有气流压力差，而有压力差的部位又没有水，最终达到防止外部雨水利用压力渗入幕墙的目的。通过提前在横梁两端开设导排孔，使填充区域与室外气压相通，从而达到等压腔与室外压力相同。经过大量的工程实践验证，采用等压原理设计的构件式明框幕墙防水的可靠性要比玻璃周圈打胶好很多。内外胶条的不同使用，室外胶条设置为挡水胶条，内胶条设置为气密胶条。如业主有要求在玻璃周圈打密封胶，也可在室内操作打胶，方案取消副框胶条。

2.2防火性能

2.2.1改善防火性能

根据相关防火试验研究，着火层对幕墙构件的破坏，在约23min时幕墙胶条被引燃。随着试验的继续，接着幕墙铝合金龙骨逐渐融化烧毁。扣盖与立柱横梁间存在一定的空腔，发生火灾后扣盖先与火焰接触，可以更加有效地延长立柱横梁触火时间，为防火性能提供更好的保障。幕墙层间防火底部承托防火岩棉的1.5mm镀锌钢板，大多都是固定在铝合金横梁后侧。扣盖与横梁的组合形成空腔，可有效延长铝合金横梁融化脱落的时间，延缓了有害浓烟和火势的扩散，给建筑内人员逃生争取更多的宝贵时间。

2.2.2防火分区的设计优化

常规框架幕墙在防火分区处的处理，大多采用钢龙骨或是铝型材包裹钢龙骨的形式以达到耐火极限的要求。本设计方案扣盖与龙骨间存在一定的空腔，可在空腔内穿插耐火膨胀条，耐火胶条可采用自攻钉或是双面贴的方式固定在龙骨侧壁，如图5所示。防火分区处玻璃采用防火玻璃，胶条采用阻燃型三元乙丙防火胶条。耐火膨胀条在铝合金防火门窗中应用较为普遍，采用可膨胀石墨基材配置粘合剂材料制作，初始膨胀温度约为180度，而型材熔点一般在550度至650度，不需要明火的情况下膨胀条就可膨胀达到10倍至30倍，从而形成稳定的隔热碳层，以隔断明火及高温对铝龙骨的影响。

2.3改进安装顺序

国内大多数的构件式明框幕墙，由于横梁连接角码的限制，横梁与立柱的安装需要按照有顺序的方式进行。本工程的设计方法，由于有扣盖的遮挡，横梁连接角码可以隐藏于扣盖中。可适应无顺序和有顺序安装，现场可以先将幕墙立柱安装完成后再统一安装横梁的无顺序安装。也可以按照立柱横梁依据同一个方向逐个进行的有顺序安装，即先安装完一支立柱后相邻的横梁立柱一起同时安装。无顺序安装材料组织灵活，有利于项目现场材料组织和施工组织及计划的制订。

2.4更换玻璃设计

2.4.1大面积区域的玻璃更换

玻璃幕墙安装完成以后，由于钢化玻璃本身有自爆倾向，其自爆率（规范规定允许的钢化玻璃自爆率不能超过0.3%）、外界荷载作用下的变形、玻璃与龙骨间隙过小、温度的变化、使用过程中的外部锐器伤害等，都会导致幕墙玻璃的破损。而在幕墙交付业主使用后，由于相关措施已经拆除，玻璃破损后常采用擦窗机或蜘蛛人等措施更换且属于高危作业，需要专业的维修施工队伍操作，更换玻璃时间长、更换玻璃难度大，操作麻烦、费用高。本方案设计采用室内更换玻璃的方法，操作便捷。

2.4.2包柱及层间的玻璃更换

橱窗类幕墙不存在层间玻璃，此处介绍通层构件式玻璃幕墙的层间玻璃更换设计方案。对于大部分玻璃的更换都可以在室内进行，而层间玻璃和包柱位置玻璃，室内更换玻璃有一定的局限性，可以将室外装饰条部分采用传统的分体设计。即扣盖加压板分开以便于特殊位置不方便室内更换玻璃处的玻璃，更换在室外进行。分离后的扣盖压板与横梁或与立柱可以在工厂组装成一个整体在现场按一体式安装，施工安装亦在室内进行。

结束语

面对全球人类的资源短缺，国家非常重视绿色节能，并已出台各项节能政策。相信在未来，玻璃幕墙设计在能够满足建筑功能、建筑美观的基础上，更注重建筑节能方面的设计，从而进一步促进建筑业的可持续发展。

参考文献：

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