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摘要：本文通过了建筑玻璃的种类,简单介绍了玻璃幕墙对节能的影响，并提出建筑玻璃幕墙的几种节能措施。
关键词:玻璃幕墙；节能；措施
1 节能型玻璃幕墙的设计原则
1、科学性:需综合、全面权衡各因素,充分考虑其功能、性能等诸多方面,合理选型(幕墙的型式和窗墙面积比)、选材和构造。幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。
2、适用性:结合环境因素与项目的具体情况,参照标准规定与地方要求,认真落实国家有关节能政策,同时要处理好建筑低能耗与高舒适度的关系。
3、经济性:建筑玻璃幕墙只是建筑围护结构的一部分,只是建筑节能的一个方面,节能的考虑需全盘考虑,只有达到节能与经济的统一才能体现节能的作用与价值。
4、进行幕墙热工设计时,必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。
2 建筑节能玻璃的种类
目前，国内外推广使用的节能玻璃主要有吸热玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃、光电玻璃等。
吸热玻璃。吸热玻璃是一种能够吸收太阳辐射的平板玻璃，包括本体着色和表面镀膜两类：本体着色吸热玻璃是在无色透明平板玻璃中加入特殊着色剂，采用浮法、垂直引上法、平拉法等工艺生产；表面镀膜吸热玻璃是在玻璃表面喷镀吸热的氧化物薄膜形成的吸热玻璃。吸热玻璃能把太阳能吸收转化为热能，然后通过导热、对流和辐射的形式把热能散发出去，从而减少了进入室内的太阳能，降低了空调制冷费用。
镀膜玻璃。镀膜玻璃通常是在玻璃表面镀上一层金属薄膜，改变玻璃的投射系数和反射系数，它可以与中空玻璃、真空玻璃结合起来使用。近年来发展起来的镀膜低辐射玻璃，对380—780mm的可见光具有较高的透射率，可以保证室内的能见度，同时对红外光具有较高的反射率，达到保温节能的效果。
中空玻璃。中空玻璃中间充灌氪、氩或者空气，其中导热系数很低，具有良好的保温性能。然而，我国目前中空玻璃的使用普及率不足百分之一。中空玻璃是实现玻璃幕墙节能的重要途径。
真空玻璃。真空玻璃玻璃材料从单片玻璃、中空玻璃，发展到真空玻璃已是第三代产品。真空玻璃当中是普通空气或氩，其隔音性能、透光折减系数均优于中空玻璃。
光电玻璃。光电玻璃是在两层玻璃内设太阳能光电模块、金属导线、聚乙烯经塑料(EVA)胶片，并配合外部充电、蓄电系统形成太阳能发电系统。光电玻璃透光率较差，一般设于屋面、南向墙面等阳光充足部位。
3 玻璃幕墙对建筑节能的影响
窗、透明幕墙对建筑能耗高低的影响主要有两个方面:一是窗和透明幕墙的热工性能影响到冬季采暖、夏季空调室内外温差传热;另外就是窗和幕墙的透明材料受太阳辐射而造成的建筑室内的得热。对于夏热冬暖地区来说,夏季,通过窗口玻璃幕墙进入室内的太阳辐射成为空调降温的负荷,因此,减少进入室内的太阳辐射以及减小窗或透明幕墙的温差传热都是降低空调能耗的途径。
公共建筑的窗墙比越大,太阳辐射对建筑能耗的影响较大,为了节约能源,应对窗口和透明幕墙采取外遮阳措施,尤其在南方城市更为重视遮阳。大量的调查和测试表明,太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因。日本、美国、欧洲以及香港等国家和地区都把提高窗的热工性能和阳光控制作为夏季防热以及建筑节能的重点,窗外普遍安装有遮阳措施。夏季屋顶水平面太阳辐射强度最大,屋顶的透明面积越大,相应建筑的能耗也越大,因此对屋顶透明部分的面积和热工性能应予以严格的控制。
4 玻璃幕墙的节能措施
1、型材选择
在普通玻璃幕墙中,铝合金框架是玻璃幕墙的热桥,它的导热能力是玻璃的上百倍。冷桥是一种独特的热桥,未经断热处理的结构或构件将热量导走的速度比周围的区域都快,因此它的温度较低,这种类型的热桥,俗称为“冷桥”。在冬季未经断热处理的铝型材就是冷桥,室内水蒸气在冷桥的同侧表面形成冷凝水,冷凝水的存在会增加构造处理的难度及在幕墙周边的室内装饰面提供发霉的条件。型材的选择方面,因隐框、点式玻璃幕墙的框架隐藏于玻璃之后,所有金属型材对整个隐框、点式玻璃幕墙的传热系数影响较小;如果选择明框玻璃幕墙,金属框架型材应当选择断热型材。断热型材是在内外两种高导热性的金属框料之间设置低导热性的隔离物,从而形成有效地断热面,减少框体热量散失。断热型材除具有较好的热工性能外,还具有较好的隔声、防风、水密性能。
2、开窗加强自然通风
近来有些建筑为了追求外窗的视觉效果和建筑立面的设计风格,外窗的开启率有逐渐下降的趋势,有的甚至使外窗完全封闭,导致房间自然通风不足,不利于室内空气流通和散热,不利于节能。例如在我国南方地区通过实测调查与计算机模拟:当室外干球温度不高于28℃,相对湿度80%以下,室外风速在1.5m/s左右时,如果外窗的可开启面积不小于所在房间地面面积的8%,室内大部分区域基本能达到热舒适水平;而当室内通风不畅或关闭外窗,室内干球温度26℃,相对湿度80%左右时,室内人员仍然感到有些闷热。人们曾对夏热冬暖地区典型城市的气象数据进行分析,从5月到10月,室外平均温度不高于28℃的天数占每月总天数,有的地区高达60%～70%,最热月也能达到10%左右,对应时间段的室外风速大多能达到1.5m/s左右。所以做好自然通风气流组织设计,保证一定的外窗可开启面积,可以减少房间空调设备的运行时间,节约能源,提高舒适性。
3、安装遮阳系统
遮阳是一种有效的隔热措施,也是目前采用最广泛的一种节能措施。一栋设计不良的全为玻璃幕墙的建筑全年空调耗电量,可能是一般混凝土外墙大楼的四倍。所以玻璃幕墙的节能比其它建筑节能更为重要,而遮阳技术在玻璃幕墙节能措施中又占有重要位置。
（1）遮阳对室内温度的影响
遮阳能够延缓室内温度峰值的时间,房间温度波幅值较小,这样有助于室内温度场均匀。
（2）遮阳对建筑外观的影响
由于人们近年来希望建筑更附加通透明亮,建筑立面更加美观,建筑形态更为丰富,所以大量的使用玻璃幕墙或增大窗墙比面积。人们通常认为加上遮阳系统会影响建筑立面的美观及室内的光线,实际上,遮阳系统可以在玻璃墙体上形成光影效果,体现出现代建筑艺术美学效果。目前,在欧洲建筑中,以把遮阳系统作为一种活跃的立面因素,形成双立面形式。
（3）遮阳形式对建筑节能的影响
由于夏季不同朝向墙面辐射日变化很复杂,不同朝向墙面日辐射强度和峰值出现的时间不同,因此,不同的遮阳方式直接影响到建筑能耗的大小。遮阳系统从位置上来分可分为“外部遮阳”和“内部遮阳”。从遮阳形式上来分,一般为四种:水平遮阳、垂直遮阳、综合式遮阳和挡板式。水平式遮阳主要适用于南向的幕墙建筑物,垂直式遮阳主要适用于东北,北和西北向附近的玻璃幕墙建筑。综合式遮阳主要适用于东南或西南向的玻璃幕墙建筑。挡板式遮阳主要适用于东西向的玻璃幕墙建筑。
5 结束语
我国玻璃幕墙设计将由重功能、限造价的现状逐步转变为强调功能、节约能源的要求，达到人工环境和自然环境关系的协调统一，为人们创造出更加丰富多彩的工作和生活环境。伴随着人类社会的发展,建筑设计理念的不断提升,现代建筑在资源利用、能源节约、环境保护等方面提出了新的要求。在玻璃幕墙设计过程中,根据实际情况,合理选择設计方案,使幕墙的节能效果得到最大的提升。
关键词:玻璃幕墙；节能；措施
1 节能型玻璃幕墙的设计原则
1、科学性:需综合、全面权衡各因素,充分考虑其功能、性能等诸多方面,合理选型(幕墙的型式和窗墙面积比)、选材和构造。幕墙的传热系数由建筑物的外形和所处地区的气候条件、型材的传热系数和玻璃的传热系数等综合确定。
2、适用性:结合环境因素与项目的具体情况,参照标准规定与地方要求,认真落实国家有关节能政策,同时要处理好建筑低能耗与高舒适度的关系。
3、经济性:建筑玻璃幕墙只是建筑围护结构的一部分,只是建筑节能的一个方面,节能的考虑需全盘考虑,只有达到节能与经济的统一才能体现节能的作用与价值。
4、进行幕墙热工设计时,必须对其复杂的传热过程和传热方式进行分析和研究。
2 建筑节能玻璃的种类
目前，国内外推广使用的节能玻璃主要有吸热玻璃、镀膜玻璃、中空玻璃、真空玻璃、光电玻璃等。
吸热玻璃。吸热玻璃是一种能够吸收太阳辐射的平板玻璃，包括本体着色和表面镀膜两类：本体着色吸热玻璃是在无色透明平板玻璃中加入特殊着色剂，采用浮法、垂直引上法、平拉法等工艺生产；表面镀膜吸热玻璃是在玻璃表面喷镀吸热的氧化物薄膜形成的吸热玻璃。吸热玻璃能把太阳能吸收转化为热能，然后通过导热、对流和辐射的形式把热能散发出去，从而减少了进入室内的太阳能，降低了空调制冷费用。
镀膜玻璃。镀膜玻璃通常是在玻璃表面镀上一层金属薄膜，改变玻璃的投射系数和反射系数，它可以与中空玻璃、真空玻璃结合起来使用。近年来发展起来的镀膜低辐射玻璃，对380—780mm的可见光具有较高的透射率，可以保证室内的能见度，同时对红外光具有较高的反射率，达到保温节能的效果。
中空玻璃。中空玻璃中间充灌氪、氩或者空气，其中导热系数很低，具有良好的保温性能。然而，我国目前中空玻璃的使用普及率不足百分之一。中空玻璃是实现玻璃幕墙节能的重要途径。
真空玻璃。真空玻璃玻璃材料从单片玻璃、中空玻璃，发展到真空玻璃已是第三代产品。真空玻璃当中是普通空气或氩，其隔音性能、透光折减系数均优于中空玻璃。
光电玻璃。光电玻璃是在两层玻璃内设太阳能光电模块、金属导线、聚乙烯经塑料(EVA)胶片，并配合外部充电、蓄电系统形成太阳能发电系统。光电玻璃透光率较差，一般设于屋面、南向墙面等阳光充足部位。
3 玻璃幕墙对建筑节能的影响
窗、透明幕墙对建筑能耗高低的影响主要有两个方面:一是窗和透明幕墙的热工性能影响到冬季采暖、夏季空调室内外温差传热;另外就是窗和幕墙的透明材料受太阳辐射而造成的建筑室内的得热。对于夏热冬暖地区来说,夏季,通过窗口玻璃幕墙进入室内的太阳辐射成为空调降温的负荷,因此,减少进入室内的太阳辐射以及减小窗或透明幕墙的温差传热都是降低空调能耗的途径。
公共建筑的窗墙比越大,太阳辐射对建筑能耗的影响较大,为了节约能源,应对窗口和透明幕墙采取外遮阳措施,尤其在南方城市更为重视遮阳。大量的调查和测试表明,太阳辐射通过窗进入室内的热量是造成夏季室内过热的主要原因。日本、美国、欧洲以及香港等国家和地区都把提高窗的热工性能和阳光控制作为夏季防热以及建筑节能的重点,窗外普遍安装有遮阳措施。夏季屋顶水平面太阳辐射强度最大,屋顶的透明面积越大,相应建筑的能耗也越大,因此对屋顶透明部分的面积和热工性能应予以严格的控制。
4 玻璃幕墙的节能措施
1、型材选择
在普通玻璃幕墙中,铝合金框架是玻璃幕墙的热桥,它的导热能力是玻璃的上百倍。冷桥是一种独特的热桥,未经断热处理的结构或构件将热量导走的速度比周围的区域都快,因此它的温度较低,这种类型的热桥,俗称为“冷桥”。在冬季未经断热处理的铝型材就是冷桥,室内水蒸气在冷桥的同侧表面形成冷凝水,冷凝水的存在会增加构造处理的难度及在幕墙周边的室内装饰面提供发霉的条件。型材的选择方面,因隐框、点式玻璃幕墙的框架隐藏于玻璃之后,所有金属型材对整个隐框、点式玻璃幕墙的传热系数影响较小;如果选择明框玻璃幕墙,金属框架型材应当选择断热型材。断热型材是在内外两种高导热性的金属框料之间设置低导热性的隔离物,从而形成有效地断热面,减少框体热量散失。断热型材除具有较好的热工性能外,还具有较好的隔声、防风、水密性能。
2、开窗加强自然通风
近来有些建筑为了追求外窗的视觉效果和建筑立面的设计风格,外窗的开启率有逐渐下降的趋势,有的甚至使外窗完全封闭,导致房间自然通风不足,不利于室内空气流通和散热,不利于节能。例如在我国南方地区通过实测调查与计算机模拟:当室外干球温度不高于28℃,相对湿度80%以下,室外风速在1.5m/s左右时,如果外窗的可开启面积不小于所在房间地面面积的8%,室内大部分区域基本能达到热舒适水平;而当室内通风不畅或关闭外窗,室内干球温度26℃,相对湿度80%左右时,室内人员仍然感到有些闷热。人们曾对夏热冬暖地区典型城市的气象数据进行分析,从5月到10月,室外平均温度不高于28℃的天数占每月总天数,有的地区高达60%～70%,最热月也能达到10%左右,对应时间段的室外风速大多能达到1.5m/s左右。所以做好自然通风气流组织设计,保证一定的外窗可开启面积,可以减少房间空调设备的运行时间,节约能源,提高舒适性。
3、安装遮阳系统
遮阳是一种有效的隔热措施,也是目前采用最广泛的一种节能措施。一栋设计不良的全为玻璃幕墙的建筑全年空调耗电量,可能是一般混凝土外墙大楼的四倍。所以玻璃幕墙的节能比其它建筑节能更为重要,而遮阳技术在玻璃幕墙节能措施中又占有重要位置。
（1）遮阳对室内温度的影响
遮阳能够延缓室内温度峰值的时间,房间温度波幅值较小,这样有助于室内温度场均匀。
（2）遮阳对建筑外观的影响
由于人们近年来希望建筑更附加通透明亮,建筑立面更加美观,建筑形态更为丰富,所以大量的使用玻璃幕墙或增大窗墙比面积。人们通常认为加上遮阳系统会影响建筑立面的美观及室内的光线,实际上,遮阳系统可以在玻璃墙体上形成光影效果,体现出现代建筑艺术美学效果。目前,在欧洲建筑中,以把遮阳系统作为一种活跃的立面因素,形成双立面形式。
（3）遮阳形式对建筑节能的影响
由于夏季不同朝向墙面辐射日变化很复杂,不同朝向墙面日辐射强度和峰值出现的时间不同,因此,不同的遮阳方式直接影响到建筑能耗的大小。遮阳系统从位置上来分可分为“外部遮阳”和“内部遮阳”。从遮阳形式上来分,一般为四种:水平遮阳、垂直遮阳、综合式遮阳和挡板式。水平式遮阳主要适用于南向的幕墙建筑物,垂直式遮阳主要适用于东北,北和西北向附近的玻璃幕墙建筑。综合式遮阳主要适用于东南或西南向的玻璃幕墙建筑。挡板式遮阳主要适用于东西向的玻璃幕墙建筑。
5 结束语
我国玻璃幕墙设计将由重功能、限造价的现状逐步转变为强调功能、节约能源的要求，达到人工环境和自然环境关系的协调统一，为人们创造出更加丰富多彩的工作和生活环境。伴随着人类社会的发展,建筑设计理念的不断提升,现代建筑在资源利用、能源节约、环境保护等方面提出了新的要求。在玻璃幕墙设计过程中,根据实际情况,合理选择設计方案,使幕墙的节能效果得到最大的提升。