玻璃幕墙节能的研究.doc

1、玻璃幕墙节能的研究摘要： 玻璃幕墙的节能方面一向存在着问题，尤其玻璃幕墙使用在具体大空间的建筑当中更为严重，根据现代节能意识的需要，本文围绕玻璃幕墙节能技术，主要针对研究了玻璃幕墙的三种传热方式（传导、辐射、对流）及其具体的措施，并从玻璃幕墙的材料构成及其结构节能等方面分析当前玻璃幕墙节能技术，最后还总结了玻璃幕墙节能技术的发展新趋势，以便对以后具有借鉴之意义。 关键词：玻璃幕墙；节能；传热方式；新趋势 中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着建筑技术的飞跃发张，玻璃幕墙在建筑物中的应用越来越多，玻璃幕墙逐步成为现代建筑，尤其是现代城市建筑的象征。它不仅具有轻巧、活泼、灵动

2、、时尚的外观，还能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，达到建筑内外空间交融的效果。但是由于玻璃幕墙的上述特点造成了室内外环境容易发生能量交换，从而达不到良好的节能效果。玻璃幕墙作为建筑外围护结构, 是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,是传统墙体热损失 5 倍多，幕墙的能耗约占整个建筑能耗的 40%左右，故幕墙的节能有极其重要的地位，如何提高玻璃幕墙的节能性能成了建筑界和建筑幕墙行业亟待解决的实际问题。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。 玻璃幕墙及其传热过程 玻璃幕墙是垂直向布置的，它是承受水平风荷载为主的外围护

3、或者装饰性结构，它一般是由支撑结构体系和玻璃面板组成、可以有一定位移能力、将荷载传递给主体结构但是不承担主体结构所受的荷载。 对玻璃幕墙复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究，是进行幕墙热工设计的前提。玻璃幕墙的传热过程主要有三种途径：一是幕墙内表面与室内空气和室内环境间的换热: 内表面与室内空气间的对流换热, 内表面与室内环境间的辐射换热；二是玻璃和铝合金金属框格的传热：通过单层玻璃的热流传热，通过金属框格传热，通过玻璃的镀膜层减少辐射换热；三是玻璃幕墙外表面与周围空气和外界环境间的换热：外表面与周围空气间的对流换热，外表面和外界环境间的辐射换热，外表面和空间的电磁波、红外线辐射换热。其热传

4、导方式主要就是传导、对流和辐射三种，而节能玻璃幕墙则应从上述三种途径加以综合考虑。 玻璃幕墙节能的主要措施和方法 目前玻璃幕墙节能的主要措施有: 阻止热传导(如设置断热桥等)；降低结构传热系数(如热反射玻璃、低辐射镀膜玻璃、中空玻璃等新型玻璃)；降低空气渗透热损失、减少开启窗扇面积、提高气密性等；最新玻璃幕墙节能地有效措施式是双层幕墙。 3.1 玻璃的选用 对于建筑物外窗及玻璃幕墙来说, 由于玻璃的面积占据立面的绝大部分, 可以参与热交换的面积较大，因此玻璃是窗、幕墙节能的关键。 关于阳光辐射控制玻璃，这类技术通过改变玻璃的光学特性来实现对太阳能辐射的选择性屏蔽从而达到环保节能效果。关于透过率

5、可调玻璃，它随环境改变自身的透过特性，实现对太阳辐射能量的有效控制。根据玻璃特性改变的机理不同，这种可调玻璃又可分为热致变色玻璃、电致变色玻璃和光致变色玻璃。热致变色就是玻璃随着温度升高而透过率降低，电致变色则是当有电流通过的时候玻璃透过率降低, 光致变色就是玻璃随光强增大而透过率降低， 以上过程均是可逆的。这其中，电致变色玻璃和光致变色玻璃尤为引起幕墙行业人士的关注，尤其是电致变色玻璃由于可以人为控制其改变的过程和程度，已经在幕墙工程上得到实验性的应用。 关于光谱选择透过性玻璃: 也就是所谓的 Low-E 玻璃、热反射玻璃等技术的延伸，它就是通过在玻璃表面覆盖一层或者几层特殊材料涂层，使得玻

6、璃对不同波长的太阳辐射或热辐射具有不同的透过率。该技术能使得太阳辐射中的可见光成分最大量的通过，同时阻挡具有较高热量的紫外、红外线的成分，最大限度的利用自然光照亮室内，又把辐射的热能阻挡在室外， 于是从采光和制冷两方面同时起到了节能效果。也可以使用它相反的特性，阻挡可见光透过热量，从而适用于高纬度地区以消除进入室内的眩光，同时能有效地利用太阳辐射热来加热室内空气。 3.2 玻璃隔热的技术 在中空玻璃技术的基础上，一些新型的隔热玻璃不断出现主要有惰性气体隔热玻璃、真空隔热玻璃、凝胶隔热玻璃。 惰性气体隔热玻璃，在中空玻璃的空腔内充入惰性气体, 可以得到更高隔热性能的玻璃。目前国外已经出现了充氪气

7、的三层中空玻璃,结合Low-E 技术，它的传热系数可以达到 0.7W/(m2?K)。 将中空玻璃空腔里的空气抽走，消除掉空腔内部的对流和传导传热,可以获得更好的隔热效果。称为真空玻璃，这种玻璃的空腔很窄,两层玻璃之间用一些均匀分布的支柱分开。通过附加 Low-E 涂层改善辐射特性, 真空隔热玻璃的传热系数可以达到 0.5W/(m2?K)。其优点是具有厚度大、重量轻的优点,但生产工艺较为复杂,中间小立柱的存在也影响了它的外观,在一定程度上限制了在幕墙、门窗上广泛的应用。 关于凝胶隔热玻璃，凝胶是一种多孔性的硅酸盐凝胶,95%(体积比)为空气。由于它内部的气泡十分细小(小于 20mm), 所以具有

8、良好的隔热性能, 同时又不会阻挡、折射光线(颗粒远小于可见光波长), 具有均匀透光的外观。把这种气凝胶注入中空玻璃的空腔, 可以得到传热系数小于 0.7W/(m2?K)的隔热玻璃组件。该种气凝胶物质长时间使用后的沉降现象是目前限制它大范围商业应用的主要因素。 3.3 铝合金型材选用 不同材料的窗框对外窗(含采光顶、玻璃幕墙)的传热系数影响较大,不容忽视，木窗框、塑料窗框等因材料本身的传热系数较小，对外窗的传热系数影响不大。但是钢窗框、铝合金窗框等材料本身的导热系数很大，形成的热桥对外窗的传热系数影响较大，必须采用断桥的处理。铝合金断桥处理做法有很多种，材料也不同，如聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA

9、)断热条等,对保温性能要求高的外窗应选择断桥效果好的铝型材。 3.4 提高结构框架的节能保温性能 对于构成玻璃幕墙结构框架的铝合金型材,我们采用的是所谓的“断桥隔热”技术。断桥隔热式铝塑复合窗的原理是利用塑料型材将室内外两层铝合金既隔开又紧密连接成一个整体,既在内外两层铝合金型材间填入保温复合材料，构成一种新的隔热型铝型材，用这种型材做门窗，其隔热性与塑钢窗在同一个等级国标级，彻底解决了铝合金传导散热快、不符合节能要求的致命问题，保温性好，且其隔音性、水密性、气密性好比一般的铝合金型材都具有很大的改良。 3.5 双层幕墙的设计 双层幕墙比单层幕墙在建筑能耗方面对比较低，是幕墙企业近年提倡的新领

10、域。随着节能环保理念的不断深入人心，双层通风幕墙作为一项新兴技术产品，其良好的环保、节能性能，以及新颖的构造给建筑外装饰带来的更多变化。双层幕墙的缺点：一次性投资太大。双层幕墙分为：外循环式双层幕墙、内循环式双层幕墙、综合内外循环的双层幕墙。外层幕墙采用单层玻璃，在其下部有进风口，上部有排风口。内层幕墙采用中空玻璃、隔热型材，且设有可开启的窗或门。它无需专用机械设备，完全靠自然通风将太阳辐射热，经通道上排风口排出室外。从而节约能源和机械运行维修费用。夏季开启上下通风口，进行自然排风降温。冬季关闭上下通风口，利用太阳辐射热经开启的门或窗进入室内，可利用热能和减少室内热能的损失。内循环式双层幕墙，

11、外层幕墙采用中空玻璃、隔热型材形成封闭状态。内层幕墙采用单层玻璃或单层铝合金门窗，成可开启状态。利用机械通风，空气从楼板或地下的风口进入通道，经上部排风口进入顶棚流动。由于进风为室内空气，所以通道内空气温度与室内温度基本相同，因此可节省采暖与制冷的能源，对采暖地区更为有利。由于内通风需要机械设备和光电控制百叶卷帘或遮阳系统，因此有较高的技术要求和费用。关于综合内外循环的双层幕墙，并不仅仅拘泥于内循环或外循环的单一循环方式，应具有更加灵活的对外界天气、气候状况的灵活适应性。例如对夏季和冬季具有更好的兼顾性，并且减少了对其他系统（如新风系统、制冷系统等）的依赖性，有利于提高综合节能效果。通道设置一

12、般只作通风用，其宽度为 100300mm。有检修、清洗要求时，其宽度为 500900mm。当作休息、观景、散步时其宽度为900mm，并设有格栅。 玻璃幕墙节能发展新趋势 随着新型节能玻璃、太阳能利用、新型保温材料等新技术的发展，玻璃幕墙的节能思想正逐渐从被动设防向主动利用能源转变.在开发新型幕墙结构方面进行了很多有益的探索，将新技术、新能源引入到新建筑及既有建筑的改造中，取得了显著的节能效果。运用建筑绿化方法引入生态技术是玻璃幕墙节能发展的新趋势。同时绿色节能玻璃幕墙，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。如何有效的把清洁太阳能转化成可利用的能源,成为广大科技工作者努

13、力研究的方向。 结论 本文针对玻璃幕墙节能的具体措施和方法进行了研究，玻璃幕墙应该追求设计功能的主动性和积极性，变被动设防为主动利用能源的设计思想。节能玻璃的选择只是建筑节能工作中的一部分，而真正的建筑设计上应全面考虑，包括门窗型材的轻型、气密性、隔热、安全性等。综合运用热能、光能、电能的智能玻璃幕墙是最理想的发展方向。 参考文献： 1 张其林玻璃幕墙结构M济南：山东科学技术出版社，2006 2 王强，黄义龙，曹芹双层玻璃幕墙节能效果实验研究J 新型建筑材料，2006（7）：70-72 3 涂逢祥节能窗技术M北京：中国建筑工业出版社，2003 4 钱新宇. 幕墙节能玻璃的应用与性能初探J.中国建筑装饰材料网. 5 王 聃, 方利国, 宋德清玻璃幕墙节能技术及性能评价研究J建筑节能，2008（1）：37-39