建筑幕墙的环保技术要点

本文作者：金德鹏 单位：新疆现代城镇建筑设计研究院有限责任公司伊犁分公司

节能减排和环境保护已成为现代人类社会寻求可持续发展的重要内容，节能与环保、舒适与自然、开放与交流已成为新世纪国际建筑的三大设计理念，建筑节能、绿色建筑和可再生能源利用已成为我国建筑业界努力追求的目标，而作为现代建筑象征之一的玻璃幕墙，在世界范围内得到了越来越广泛的应用。随着经济社会发展的需要和建筑科技的快速进步，建筑幕墙得到了迅猛发展，各种类型的建筑幕墙不断翻新，其节能环保技术更是日新月异，节能环保玻璃幕墙正日益成为具有高科技含量的智能化产品，发展前景非常广阔。

1节能环保玻璃幕墙的基本功能及特点

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。

2提高玻璃幕墙节能环保性能的主要措施

从最近对国内玻璃幕墙节能环保效果的调研情况来看，我国玻璃幕墙行业在节能环保方面的工作大多只停留在消极设防的设计理念阶段，仅关注于提高玻璃幕墙的隔热保温性能，而如何积极地改善和提高玻璃幕墙各种功能的综合协调和统筹处理却研究较少。因此，现阶段我们应从以下几方面采取措施，努力提高玻璃幕墙的节能环保性能：

2.1积极推广应用镀膜玻璃、热反射玻璃、中空玻璃、气凝胶隔热玻璃等玻璃处理技术，以提高玻璃的节能环保性能。

2.2积极推广铝塑复合材料、“阻断热桥”型材等高热阻材料应用技术。

2.3采用百页扇、格栅等遮阳设施，以减少夏日太阳辐射热对室内舒适环境的干扰。

2.4减少开启窗扇面积、提高密封胶密封性和耐久性、改善框扇间和节点处密封性能，以利于大幅度降低因空气渗透而产生的热损失。

3现阶段节能环保玻璃幕墙的特点和技术要点

进入21世纪以来，国际上节能环保型玻璃幕墙的最新设计理念是：变被动设防为主动利用可再生能源，追求玻璃幕墙多种节能环保功能的综合协调和统筹处理。玻璃幕墙热工设计的总思路是：对于以采暖供热为主要功能的幕墙要求达到温室效应，对于以空调制冷为主要功能的幕墙则要求达到冷房效果。为此，近年来许多值得我们关注的玻璃幕墙节能新技术得到了较快发展，它主要体现在新颖幕墙结构、各种高性能幕墙玻璃生产技术以及对太阳能的合理利用技术等三个方面。

3.1新颖双层幕墙结构特点和技术要点。双层幕墙结构形式是多种多样的，其中最简单的便是建筑外墙面的挂板式幕墙，其主要功能是遮阳、挡雨和防风等；而复杂的双层幕墙是在外界环境与工作、生活空间之间形成一个缓冲区，为人们提供休闲、娱乐的空间。我们关注的却是双层幕墙体系，又称热通道幕墙、通风式幕墙、呼吸式幕墙，国外也有称其为主动式幕墙。这种幕墙采用双层幕墙结构，外层采用透光率大的单层透明玻璃幕墙，比如点式幕墙，内层一般采用中空玻璃幕墙，在两层幕墙中间有一个一定宽度的空气通道，在通道的上下两端有进、排风设施；通道的高度可以是一个或几个层高，也可以是整幢建筑的高度。它的节能原理是：冬季关闭进风和排风口，两层幕墙中间的空气由于阳光照射而温度升高，像个温室，使内侧幕墙的外表面温度升高，从而可以降低建筑内采暖的运行费用；夏秋季两层幕墙间的空气温度很高，打开通道上下两端的进排风口，由于烟囱效应而产生的气流将会带走两层幕墙间空气热量，从而减少了空调负荷。有调研资料显示，这种双层玻璃幕墙与传统单层玻璃幕墙相比，采暖时可节约能源45%～72%，制冷时可节约能源40%～65%

3.2高性能幕墙玻璃技术。近年来出现的高性能幕墙玻璃的生产技术主要有以下几种。

1）太阳能辐射控制玻璃生产技术。这种先进技术通过改善玻璃的光学特性来实现对太阳能辐射的屏蔽或利用，以达到节能环保效果，其主要技术有：（1）光谱透过性选择玻璃生产技术。这种技术实际上是镀膜玻璃、热反射玻璃等技术的发展，就是通过在玻璃表面涂覆一层或几层特殊材料涂层，使玻璃对不同波长的太阳辐射光和热具有不同的透过率。比如可以使太阳的可见光最大量通过的同时，阻挡具有高热量的紫外线或红外线从而最大限度地利用自然光照亮室内，把太阳辐射热能挡在室外，从采光和制冷两方面同时发挥节能效果；也可利用它相反的性能，即阻挡可见光、透过辐射热能，从而使高纬度地区（比如北欧各国）在消除眩光入室的同时，充分享受太阳辐射热带来的室内温暖环境。（2）透过率可调玻璃生产技术。用这种技术生产的玻璃可随环境改变自身的透过性能，实现对太阳辐射能量的有效控制；根据改变机理不同，这种玻璃可分为热致变色玻璃、光致变色玻璃和电致变色玻璃三种。第一种玻璃就是玻璃随温度升高而透过率降低，第二种就是随光强增大而透过率降低，第三种则是当有电流通过时玻璃透过率降低。以上过程都是可逆的；其中第二种和第三种玻璃尤其被幕墙业科技人员关注，因为它们可以人为控制其变色的过程和色度。

2）隔热玻璃生产技术。近年来，我国在中空玻璃生产技术的基础上，又不断推出一些新型隔热玻璃品种，比如：（1）惰性气体隔热玻璃。通过在中空玻璃空腔内充入惰性气体，可获得隔热效果更佳的玻璃。（2）真空隔热玻璃。通过把中空玻璃空腔内的空气抽去，消除腔内对流和热传导，可获得更好的隔热效果。（3）气凝胶隔热玻璃。气凝胶是一种多孔性硅酸凝胶，95%为空气，由于它内部的气泡很小，故具有良好的隔热性能，同时又不会阻挡或折射光线，透光率很高，把它注入中空玻璃空腔后，可得到传热系数小于0.7W/m2•K的隔热玻璃组件。

3）隔声玻璃生产技术。玻璃幕墙、外墙门窗的隔声降噪性能对于减少室外噪声对室内环境的污染起到相当重要的作用。采用中空玻璃或普通双层玻璃即可减轻噪声污染，但效果不很理想。国外最近出现一种用新型PVB材料充填的夹层玻璃，其隔声性能有较大提高。

3.3对太阳能合理利用技术目前世界幕墙领域内成功利用太阳能技术的就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：利用幕墙上的光线反射到天花板上，再由天花板反射到工作或生活区域，为人们提供照明。这种光照柔和、均匀，可消除阳光直射入室造成的眩光。

2）光电幕墙技术：光电幕墙的关键是光电池技术，是利用太阳光的光子能量，使被照射的电解液或半导体材料（光电板）中的电子移动，从而产生电压，多个光电板串联在一起，组成了连续的光电幕墙表面；所有光电板产生的直流电能，通过多极集电、整流、变压等过程，转化成可供使用的交流电，送入供电网络。