玻璃幕墙的节能与环保

玻璃幕墙的节能与环保

作者：顾震

来源：《城市建设理论研究》2013年第11期

摘要：玻璃幕墙是现代高档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，是建筑外围护结构中热工性能最差的部分，也是建筑节能的薄弱环节。幕墙能耗约占整个建筑能耗的40%左右，因此幕墙的节能效果也就至关重要。本文对玻璃幕墙的节能与环保进行了探讨。

关键词：玻璃幕墙；节能；环保；措施

中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：

玻璃幕墙具有轻巧、灵动、活泼、时尚的外观，能改变传统建筑沉闷、凝重的外立面格调。它的透光性能营造出较明亮的室内环境，克服传统墙体厚重隔光缺点，达到建筑内外空间交融的效果。但正因为玻璃幕墙的上述优点也造成了室内外环境容易发生能量交换，从而达不到较好的节能效果。随着玻璃幕墙的应用，窗体在建筑物中占有的面积越来越大，通过窗体产生的热交换成为建筑热交换的主要途径。因此如何控制玻璃幕墙的热交换是建筑物是否达到节能环保标准的重要措施之一。

一、节能环保玻璃幕墙的基本功能

节能环保玻璃幕墙，作为建筑物外围护结构之一，其基本功能有以下几方面：满足强度和安全性要求；调节好室内外热量传递；有利于室内外空气交换；有利于调节好日光照射；阻断雨水渗透入室；阻止噪声入室；阻断火灾蔓延；发挥建筑美学功能；符合经济要求等。上述各功能之间既相互独立，又相互制约，比如，要控制好室内外热量传递，就会影响室内外空气交换和日光照射；而对室内外空气交换的控制具体表现为重视室内环境的通风换气，对日光照射的调节则重点解决自然采光、消除眩光和视野通透等问题。因此，只有通过对建筑物周边环境和影响因素的综合分析，对各种功能要求进行认真研究、权衡利弊，才有可能设计出最为适用的节能环保幕墙来。玻璃幕墙的节能环保性能的提高，主要是通过改善其热量传递、空气交换、日光照射和噪声控制等功能来实现的。

二、玻璃幕墙的节能与环保措施

1、单层玻璃幕墙的节能技术

（1）减少玻璃幕墙的使用面积

玻璃幕墙使用面积的减少，在夏日可降低热透射量，使室内不至于过热，降低空调的能耗;冬季则可减少热交换量，从而降低由于玻璃的保温性能差造成的热损失。目前在幕墙的设计使用当中，为了追求立面上的效果，减少幕墙的使用面积并不是一个好的选择。

（2）玻璃幕墙建筑方位的节能设计

建筑方位的设计也是建筑外墙节能设计的要素之一。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，建筑的长向应朝南北向配置。坐北朝南的朝向是我国许多地区的合理朝向，但朝向的选择是因地域气候，因周围环境，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。

（3）选择合理的玻璃幕墙材料

由于玻璃表面换热性强，热透射率高所产生的室内温度过高，除了减少玻璃幕墙的使用面积和幕墙建筑方位的设计外，还可以选择合理的玻璃幕墙材料。太阳辐射的特点是:可见光波长短(380～780nm)，热量小;红外线波长长(>780nm)，热量大。所以玻璃材料应尽量让短波

可见光透射而让长波辐射热反射出去，这样在减少夏季空调负荷的同时又不至于降低采光效率。如采用镀膜玻璃、Low- E 玻璃、热反射玻璃、中空玻璃等玻璃处理技术以减少太阳透过

玻璃的直接辐射。其中Low- E 玻璃，可直接反射远红外热辐射(反射率可达80%～95%)，阻挡玻璃吸热升温后以辐射形式从膜面向外散热。也可获得最高80%以上的可见光透过率，同普通玻璃差不多。

2、双层玻璃幕墙

（1）双层幕墙又称为热通道幕墙、呼吸式幕墙、通风式幕墙等，国外也有称作主动式

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风换气层，同时外层幕墙设置进风口和出风口，通过控制通风换气层的开合以及对内、外幕墙材料的选

择，达到节能通风的目的。现在也常常在两层幕墙之间加入百叶达到调和自然光线和节能的目的。

（2）双层玻璃幕墙最引人注目的地方就是它的节能效应。由于在双层幕墙之间有间隔空气的缓冲层，通过控制这一层薄薄的缓冲层，可以有效地达到保温隔热的目的。

双层玻璃幕墙根据通风层结构的不同可分为“封闭式内循环体系”和“敞开式外循环体系”两种。封闭式内循环体系通风式幕墙外层原则上是完全封闭的，由断热型材与中空玻璃组成,其内层一般为单层玻璃组成的玻璃幕墙或可开启窗。两层幕墙之间的通风换气层在 100 mm ~ 200 mm 之间。通风换气层与吊顶部位设置的通风系统相通，从下而上进行强制性空气循环，室内空气通过内层玻璃下部的通风口进入换气层，使内侧幕墙玻璃温度达到或接近室内温度，达到节能效果。现在介绍比较多的是敞开风口进入，沿着幕墙之间的通风通道上升，从外层幕

墙顶端的出风口排出。在通道内的空气运动带走热量，降低了内侧玻璃幕墙的外表面温度，起到隔热的作用。冬季，关闭上下两端的进风口与出风口，两层玻璃幕墙之间的空气成为密闭气流。太阳光照射进外层玻璃幕墙，加热空气层，形成温室效应，降低了内层幕墙两侧的温差，起到保温的作用。夜晚，空气层所蓄积的热量缓慢的释放，使室内温度不会骤降，起到了与黏土砖相似的作用。内层与外层幕墙所采用的不同的材料在这里起到了十分重要的作用。外层玻璃采用透过率较强的单层玻璃和非热阻型型材，而内层玻璃采用的是中空玻璃或断热型型材。这样太阳光和能量可以比较容易地通过外层玻璃幕墙，加热幕墙间的空气层或者形成温室效应; 内层玻璃采用中空玻璃或热阻型材，使空气层能够形成有效的缓冲区，形成保温隔热的性能。有资料显示，双层玻璃幕墙与单层玻璃幕墙相比,采暖时可节约能源 42% ~ 52%，制冷时可节约能源 38%~ 60%。

双层玻璃幕墙的另一项重要的改进措施是在双层幕墙之间添加百叶，更增添了其节能的功效。但传统建筑中的百叶或挂于室内，难以高效控制已进入室内的热量;或悬于室外，不能形成循环通风道。循环中挂幕墙很好地解决了这个问题。夏季白天，百叶的角度成下倾角，遮挡上方射来的强烈阳光。夏季夜晚室内空调的作用使空气夹层的温度较室外更低，冷空气下降，空气循环由上至下，也能带走热量。冬季白天百叶的角度成上仰角，对阳光的遮挡被尽量减至最小。冬季夜晚百叶封闭形成一个金属反射层，使室内的热辐射有效地反射回去，避免热辐射的过度流失。

3、绿色节能玻璃幕墙

太阳能作为一种随处可见的能源，它的潜在利用价值可以说是无限的。如何有效的把太阳能无污染的转化成可利用的能源，成为近几十年来世界范围内科技工作者努力研究的重要课题。前面所提到的双层幕墙正是合理利用太阳能的一种尝试。目前幕墙领域成功利用太阳能的技术是太阳光变向照明技术和光电幕墙技术。

（1）太阳光变向照明技术

它取代了传统的遮阳机构，利用幕墙上的光线反射装置把室外的日光反射到室内的天花板上，再由天花板反射到工作或者生活区域，为人们提供照明。这样的光照条件比传统的以“光柱”形式进入室内的太阳光更为柔和、均匀，消除了由直接入射的强烈阳光在电脑或者电视屏幕上造成的眩光，并改善了日光在整个房间甚至建筑物的分布,可以深入到各个边角区域，减少照明费用。

（2）光电幕墙

光电幕墙是一种集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一身的新型建筑幕墙。这种幕墙集合了太阳能光电技术与幕墙技术，是一种新型的功能性建筑幕墙。它利用太阳能发电技术，把以前被当作有害因素而屏蔽掉的太阳光，转化为能被人们利用的电能。光电幕墙另外的重大意义还体现在它把太阳能发电技术集成到建筑幕墙产品中，不占用专门的土地，而且