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摘要：玻璃幕墙作为一种常用的建筑围护结构广泛地应用在高层建筑中。文章简要地介绍了建筑玻璃幕墙的发展，并就玻璃幕墙节能技术进行探讨。
關键词：高层建筑；玻璃幕墙；节能技术
中图分类号： TU97 文献标识码： A
引言
20世纪以来，世界人口激增,能源消耗的的增长速度大大超过了人口的增长速度，世界性的能源危机，特别是由于温室气体排放导致的全球变暖问题，已经促使人们意识到节能的重要性。在发达国家，建筑能耗约占本国总能耗的三分之一，在我国目前建筑能耗已占全国总能耗的四分之一。为了经济和社会的可持续发展，建筑节能势在必行。
一、建筑玻璃幕墙的发展与节能现状
第二次世界大战后，由于铝工业急速的进步，给玻璃幕墙的发展提供了丰富的建筑材料，从而使玻璃幕墙从20世纪50年代开始得到了系统的发展。20世纪70年代开始出现隔热断桥铝合金型材，这无疑是玻璃幕墙技术的一次飞跃。从20世纪80年代开始，建筑玻璃幕墙在我国逐步得到应用，伴随着经济的快速发展呈现出大规模、高速度的发展态势。目前，我国已成为世界第一大幕墙生产国和使用国。据统计，2007年我国生产玻璃幕墙为2200万㎡，占当年我国建筑幕墙总产量的31.4%，占当年世界玻璃幕墙生产量的86.27%；累计使用玻璃幕墙为11 000万㎡，占我国建筑幕墙总使用量的34.9%，占世界玻璃幕墙累计使用量的61.11%。
2.玻璃幕墙以其轻巧美观、外观简洁、通透明亮、富于时代感等优点备受设计师和业主的喜爱，使玻璃幕墙在高层建筑中得到广泛使用，玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、混凝土使用量，对于减少高能耗建材使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助。也几乎成了世界各城市高层建筑外立面的普遍选择。用玻璃幕墙作为建筑围护结构，大大减少了高能耗的钢筋、混凝土及砖砌体的使用量，这对于节能环保具有现实意义。但另一方面，在建筑三大围护结构部件中，门窗及玻璃幕墙的热工性能最差，是影响室内热环境质量和建筑能耗最主要的因素之一。就我国目前的高层建筑围护结构部件而言，窗和玻璃幕墙的能耗约为墙体的3倍、屋面的4倍，约占建筑围护结构部件总能耗的40%-50%。专家研究表明，大型高层建筑单位建筑面积能耗大约是普通居住建筑的10-15倍，高层建筑节能潜力巨大。透过玻璃的能量损失约占门窗能耗的75%，占窗户面积80%左右的玻璃能耗占第一位。建筑节能的重点是高层建筑，而门窗及玻璃幕墙节能是建筑节能的重中之重。
二、玻璃幕墙简介及其新型幕墙节能原理
1、简介
玻璃幕墙是将玻璃装饰于高层建筑外表的一种外墙构造形式。从某种角度上理解，它是建筑物外窗的无限延伸。传统玻璃幕墙为单层玻璃，近年来，双层玻璃幕墙应用越来越广泛，它由内外两层玻璃幕墙组成，与传统幕墙相比，它的最大特点是两层幕墙之间有一个通风换气层，所以又称为通风式幕墙、可呼吸式幕墙、热通道幕墙等。双层幕墙在太阳热辐射、阳光照射和热对流及冬季保温作用等方面都优于传统的单层玻璃幕墙，因而是新型的幕墙结构，代表幕墙技术的新发展。
2、双层幕墙节能原理
双层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。图1示出了双层幕墙(敞开式)的工作原理，图1中(a)、(b)分别给出了冬季与夏季运行工况。如图所示，冬季可以通过打开内层幕墙上、下两个通风口形成循环对流来对室内空气加热，当需要新鲜空气或室外气温比较适合时，也可打开外层幕墙下面的进风口、关闭内层幕墙下面的风口来对室外空气先加热后再流入室内。夏季，则只打开外层幕墙上风口与内层幕墙下风口，利用夹层空气的热压流动来预防室内过热，同时带走室内的部分余热。
三、玻璃幕墙节能技术分析
1、玻璃幕墙的传热机理
传统玻璃幕墙是由普通浮法玻璃（或浮法玻璃）是透明材料，其透明的光谱范围是0.3～4um，即可见光和近红外线，刚好覆盖太阳光谱，因此普通浮法玻璃可透过太阳光能量的80%左右。对于环境热量，即5～50um波段的中远红外线，普通浮法玻璃是不透明的，其透过率为0，其反射率也很低，但其吸收率很高，可达83.7%。玻璃吸收远红外线后再以远红外线的形式向室内二次辐射，由于玻璃的室外表面换热系数是室内表面换热系数的3倍左右玻璃吸收环境热量的75%传到室外，25%传到室内。在冬季，室内环境热量就是通过玻璃先吸收后辐射的形式，将室内的热量传到室外。玻璃幕墙的传热过程大致有三种途径：一是玻璃和铝合金(不锈钢)金属框格的传热，通过单层玻璃的热流传热，将热量通过金属框格向外传热；二是玻璃内表面与室内空气间的对流换热以及与室内环境间的辐射换热；三是玻璃幕墙外表面与周围空气间的对流换热以及外表面与外界环境间的辐射换热。
2、玻璃幕墙的节能设计
2.1建筑玻璃的选择
玻璃占据幕墙的绝大部分，是节能的关键。一般通过给玻璃镀膜、选择不同的膜层材质以及变换玻璃结构可以达到节能目的。节能玻璃有着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、普通中空玻璃和Low-E玻璃等，一般来说，只采用单片着色玻璃或单片阳光控制镀膜玻璃是不能满足节能要求的，要想达到良好的节能效果可通过着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、Low—E玻璃和透明浮法玻璃不同单片组成中空玻璃可满足节能要求，即玻璃的传热系数和遮阳系数都符合要求。
2.2型材的选择
由于玻璃与幕墙之间会发生热传导，因此，幕墙型材的选用也很重要。普通的铝合金框、钢框由于材料本身的导热系数很大，能耗浪费大，不建议采用；隐框玻璃幕墙的铝框不直接参与传递室内外热量，一次可采用一般铝型材。明框玻璃幕墙的铝矿直接参与室内外热量的传递，因此应采用断热铝型材，消除铝型材的冷桥效应。支点式玻璃幕墙的爪件应采用断热爪件。
2.3遮阳系统的选择
夏季阳光辐射强烈，利用建筑遮阳系统可以有效阻断直射太阳光直接进入室内，防止阳光过分照射使室内温度升高，可以取得立竿见影的效果。通常遮阳可分为两类：一类是面板自身遮阳，如阳光控制镀膜玻璃、着色玻璃、Low—E玻璃、丝网印刷釉面玻璃等；另一类为遮阳系统。遮阳系统可分为水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳、挡板遮阳和遮阳帘、遮阳百叶等。一般来说，选择什么样的遮阳系统应根据季节的变化、时间的变化和室外天气的情况，通过调节遮阳板的开合角度来控制太阳光进入室内的比例，从而达到最佳的遮阳效果。在进行遮阳系统的设计师应掌握好三个原则：优先选用效率更高、遮阳系数小的遮阳系统；优先选用活动性的、易于控制室内环境的可调节遮阳系统；优先选用耐久性好、强度高、重量轻的遮阳系统。
3.智能技术在玻璃幕墙节能设计的应用
在科学技术日新月异的今天，玻璃幕墙的节能设计也进入了一个崭新的阶段。其中智能技术在节能这个领域得到广泛应用，出现了节能效果更佳的智能玻璃幕墙。它是以一种动态的形式，根据外界气候环境的变化，自动调节玻璃幕墙的保温、遮阳和通风系统，最大限度地减少能量的消耗，创造舒适宜人的室内居住环境。智能玻璃幕墙是呼吸式玻璃幕墙在技术上的延伸，这是在智能化建筑的基础上将建筑其他配套技术（光、电、暖、热）综合运用起来，充分利用太阳能、自然光和幕墙材料，通过电脑网络有效地调节室内的温度、光线和空气，从而减少了建筑物能量的损耗，降低了使用成本，达到最佳的经济效益。
结束语
建筑玻璃幕墙的发展趋势是安全、节能、环保和时尚，如果说时尚是人们追求玻璃幕墙的初衷，那么随着节能环保理念不断地深入人心，人们越来越追求玻璃幕墙的安全、节能和环保方面的功能。当然，要达到安全、节能、环保和美观时尚的高度统一，还需要付出更多的努力。
参考文献
[1]罗忆，刘忠伟．建筑节能技术与应用[M].北京:化学工业出版社，2010.
[2]宋秋芝，刘志海.我国玻璃幕墙发展现状及趋势[J].玻璃，2011，(2).
[3]佟万泉.浅谈节能建筑的设计[J].科技创新导报，2010，(34).
[4]孙振玉.浅谈建筑玻璃幕墙节能技术[J].建材与装饰，2012（4）．
關键词：高层建筑；玻璃幕墙；节能技术
中图分类号： TU97 文献标识码： A
引言
20世纪以来，世界人口激增,能源消耗的的增长速度大大超过了人口的增长速度，世界性的能源危机，特别是由于温室气体排放导致的全球变暖问题，已经促使人们意识到节能的重要性。在发达国家，建筑能耗约占本国总能耗的三分之一，在我国目前建筑能耗已占全国总能耗的四分之一。为了经济和社会的可持续发展，建筑节能势在必行。
一、建筑玻璃幕墙的发展与节能现状
第二次世界大战后，由于铝工业急速的进步，给玻璃幕墙的发展提供了丰富的建筑材料，从而使玻璃幕墙从20世纪50年代开始得到了系统的发展。20世纪70年代开始出现隔热断桥铝合金型材，这无疑是玻璃幕墙技术的一次飞跃。从20世纪80年代开始，建筑玻璃幕墙在我国逐步得到应用，伴随着经济的快速发展呈现出大规模、高速度的发展态势。目前，我国已成为世界第一大幕墙生产国和使用国。据统计，2007年我国生产玻璃幕墙为2200万㎡，占当年我国建筑幕墙总产量的31.4%，占当年世界玻璃幕墙生产量的86.27%；累计使用玻璃幕墙为11 000万㎡，占我国建筑幕墙总使用量的34.9%，占世界玻璃幕墙累计使用量的61.11%。
2.玻璃幕墙以其轻巧美观、外观简洁、通透明亮、富于时代感等优点备受设计师和业主的喜爱，使玻璃幕墙在高层建筑中得到广泛使用，玻璃幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋、混凝土使用量，对于减少高能耗建材使用所达到的节约能源、资源有很大的帮助。也几乎成了世界各城市高层建筑外立面的普遍选择。用玻璃幕墙作为建筑围护结构，大大减少了高能耗的钢筋、混凝土及砖砌体的使用量，这对于节能环保具有现实意义。但另一方面，在建筑三大围护结构部件中，门窗及玻璃幕墙的热工性能最差，是影响室内热环境质量和建筑能耗最主要的因素之一。就我国目前的高层建筑围护结构部件而言，窗和玻璃幕墙的能耗约为墙体的3倍、屋面的4倍，约占建筑围护结构部件总能耗的40%-50%。专家研究表明，大型高层建筑单位建筑面积能耗大约是普通居住建筑的10-15倍，高层建筑节能潜力巨大。透过玻璃的能量损失约占门窗能耗的75%，占窗户面积80%左右的玻璃能耗占第一位。建筑节能的重点是高层建筑，而门窗及玻璃幕墙节能是建筑节能的重中之重。
二、玻璃幕墙简介及其新型幕墙节能原理
1、简介
玻璃幕墙是将玻璃装饰于高层建筑外表的一种外墙构造形式。从某种角度上理解，它是建筑物外窗的无限延伸。传统玻璃幕墙为单层玻璃，近年来，双层玻璃幕墙应用越来越广泛，它由内外两层玻璃幕墙组成，与传统幕墙相比，它的最大特点是两层幕墙之间有一个通风换气层，所以又称为通风式幕墙、可呼吸式幕墙、热通道幕墙等。双层幕墙在太阳热辐射、阳光照射和热对流及冬季保温作用等方面都优于传统的单层玻璃幕墙，因而是新型的幕墙结构，代表幕墙技术的新发展。
2、双层幕墙节能原理
双层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。图1示出了双层幕墙(敞开式)的工作原理，图1中(a)、(b)分别给出了冬季与夏季运行工况。如图所示，冬季可以通过打开内层幕墙上、下两个通风口形成循环对流来对室内空气加热，当需要新鲜空气或室外气温比较适合时，也可打开外层幕墙下面的进风口、关闭内层幕墙下面的风口来对室外空气先加热后再流入室内。夏季，则只打开外层幕墙上风口与内层幕墙下风口，利用夹层空气的热压流动来预防室内过热，同时带走室内的部分余热。
三、玻璃幕墙节能技术分析
1、玻璃幕墙的传热机理
传统玻璃幕墙是由普通浮法玻璃（或浮法玻璃）是透明材料，其透明的光谱范围是0.3～4um，即可见光和近红外线，刚好覆盖太阳光谱，因此普通浮法玻璃可透过太阳光能量的80%左右。对于环境热量，即5～50um波段的中远红外线，普通浮法玻璃是不透明的，其透过率为0，其反射率也很低，但其吸收率很高，可达83.7%。玻璃吸收远红外线后再以远红外线的形式向室内二次辐射，由于玻璃的室外表面换热系数是室内表面换热系数的3倍左右玻璃吸收环境热量的75%传到室外，25%传到室内。在冬季，室内环境热量就是通过玻璃先吸收后辐射的形式，将室内的热量传到室外。玻璃幕墙的传热过程大致有三种途径：一是玻璃和铝合金(不锈钢)金属框格的传热，通过单层玻璃的热流传热，将热量通过金属框格向外传热；二是玻璃内表面与室内空气间的对流换热以及与室内环境间的辐射换热；三是玻璃幕墙外表面与周围空气间的对流换热以及外表面与外界环境间的辐射换热。
2、玻璃幕墙的节能设计
2.1建筑玻璃的选择
玻璃占据幕墙的绝大部分，是节能的关键。一般通过给玻璃镀膜、选择不同的膜层材质以及变换玻璃结构可以达到节能目的。节能玻璃有着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、普通中空玻璃和Low-E玻璃等，一般来说，只采用单片着色玻璃或单片阳光控制镀膜玻璃是不能满足节能要求的，要想达到良好的节能效果可通过着色玻璃、阳光控制镀膜玻璃、Low—E玻璃和透明浮法玻璃不同单片组成中空玻璃可满足节能要求，即玻璃的传热系数和遮阳系数都符合要求。
2.2型材的选择
由于玻璃与幕墙之间会发生热传导，因此，幕墙型材的选用也很重要。普通的铝合金框、钢框由于材料本身的导热系数很大，能耗浪费大，不建议采用；隐框玻璃幕墙的铝框不直接参与传递室内外热量，一次可采用一般铝型材。明框玻璃幕墙的铝矿直接参与室内外热量的传递，因此应采用断热铝型材，消除铝型材的冷桥效应。支点式玻璃幕墙的爪件应采用断热爪件。
2.3遮阳系统的选择
夏季阳光辐射强烈，利用建筑遮阳系统可以有效阻断直射太阳光直接进入室内，防止阳光过分照射使室内温度升高，可以取得立竿见影的效果。通常遮阳可分为两类：一类是面板自身遮阳，如阳光控制镀膜玻璃、着色玻璃、Low—E玻璃、丝网印刷釉面玻璃等；另一类为遮阳系统。遮阳系统可分为水平遮阳、垂直遮阳、综合遮阳、挡板遮阳和遮阳帘、遮阳百叶等。一般来说，选择什么样的遮阳系统应根据季节的变化、时间的变化和室外天气的情况，通过调节遮阳板的开合角度来控制太阳光进入室内的比例，从而达到最佳的遮阳效果。在进行遮阳系统的设计师应掌握好三个原则：优先选用效率更高、遮阳系数小的遮阳系统；优先选用活动性的、易于控制室内环境的可调节遮阳系统；优先选用耐久性好、强度高、重量轻的遮阳系统。
3.智能技术在玻璃幕墙节能设计的应用
在科学技术日新月异的今天，玻璃幕墙的节能设计也进入了一个崭新的阶段。其中智能技术在节能这个领域得到广泛应用，出现了节能效果更佳的智能玻璃幕墙。它是以一种动态的形式，根据外界气候环境的变化，自动调节玻璃幕墙的保温、遮阳和通风系统，最大限度地减少能量的消耗，创造舒适宜人的室内居住环境。智能玻璃幕墙是呼吸式玻璃幕墙在技术上的延伸，这是在智能化建筑的基础上将建筑其他配套技术（光、电、暖、热）综合运用起来，充分利用太阳能、自然光和幕墙材料，通过电脑网络有效地调节室内的温度、光线和空气，从而减少了建筑物能量的损耗，降低了使用成本，达到最佳的经济效益。
结束语
建筑玻璃幕墙的发展趋势是安全、节能、环保和时尚，如果说时尚是人们追求玻璃幕墙的初衷，那么随着节能环保理念不断地深入人心，人们越来越追求玻璃幕墙的安全、节能和环保方面的功能。当然，要达到安全、节能、环保和美观时尚的高度统一，还需要付出更多的努力。
参考文献
[1]罗忆，刘忠伟．建筑节能技术与应用[M].北京:化学工业出版社，2010.
[2]宋秋芝，刘志海.我国玻璃幕墙发展现状及趋势[J].玻璃，2011，(2).
[3]佟万泉.浅谈节能建筑的设计[J].科技创新导报，2010，(34).
[4]孙振玉.浅谈建筑玻璃幕墙节能技术[J].建材与装饰，2012（4）．