建筑幕墻的環(huán)保技術要點

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本文作者：金德鵬 單位：新疆現(xiàn)代城鎮(zhèn)建筑設計研究院有限責任公司伊犁分公司

節(jié)能減排和環(huán)境保護已成為現(xiàn)代人類社會尋求可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容，節(jié)能與環(huán)保、舒適與自然、開放與交流已成為新世紀國際建筑的三大設計理念，建筑節(jié)能、綠色建筑和可再生能源利用已成為我國建筑業(yè)界努力追求的目標，而作為現(xiàn)代建筑象征之一的玻璃幕墻，在世界范圍內(nèi)得到了越來越廣泛的應用。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展的需要和建筑科技的快速進步，建筑幕墻得到了迅猛發(fā)展，各種類型的建筑幕墻不斷翻新，其節(jié)能環(huán)保技術更是日新月異，節(jié)能環(huán)保玻璃幕墻正日益成為具有高科技含量的智能化產(chǎn)品，發(fā)展前景非常廣闊。

1節(jié)能環(huán)保玻璃幕墻的基本功能及特點

節(jié)能環(huán)保玻璃幕墻，作為建筑物外圍護結(jié)構(gòu)之一，其基本功能有以下幾方面：滿足強度和安全性要求；調(diào)節(jié)好室內(nèi)外熱量傳遞；有利于室內(nèi)外空氣交換；有利于調(diào)節(jié)好日光照射；阻斷雨水滲透入室；阻止噪聲入室；阻斷火災蔓延；發(fā)揮建筑美學功能；符合經(jīng)濟要求等。上述各功能之間既相互獨立，又相互制約，比如，要控制好室內(nèi)外熱量傳遞，就會影響室內(nèi)外空氣交換和日光照射；而對室內(nèi)外空氣交換的控制具體表現(xiàn)為重視室內(nèi)環(huán)境的通風換氣，對日光照射的調(diào)節(jié)則重點解決自然采光、消除眩光和視野通透等問題。因此，只有通過對建筑物周邊環(huán)境和影響因素的綜合分析，對各種功能要求進行認真研究、權(quán)衡利弊，才有可能設計出最為適用的節(jié)能環(huán)保幕墻來。玻璃幕墻的節(jié)能環(huán)保性能的提高，主要是通過改善其熱量傳遞、空氣交換、日光照射和噪聲控制等功能來實現(xiàn)的。

2提高玻璃幕墻節(jié)能環(huán)保性能的主要措施

從最近對國內(nèi)玻璃幕墻節(jié)能環(huán)保效果的調(diào)研情況來看，我國玻璃幕墻行業(yè)在節(jié)能環(huán)保方面的工作大多只停留在消極設防的設計理念階段，僅關注于提高玻璃幕墻的隔熱保溫性能，而如何積極地改善和提高玻璃幕墻各種功能的綜合協(xié)調(diào)和統(tǒng)籌處理卻研究較少。因此，現(xiàn)階段我們應從以下幾方面采取措施，努力提高玻璃幕墻的節(jié)能環(huán)保性能：

2.1積極推廣應用鍍膜玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃、氣凝膠隔熱玻璃等玻璃處理技術，以提高玻璃的節(jié)能環(huán)保性能。

2.2積極推廣鋁塑復合材料、“阻斷熱橋”型材等高熱阻材料應用技術。

2.3采用百頁扇、格柵等遮陽設施，以減少夏日太陽輻射熱對室內(nèi)舒適環(huán)境的干擾。

2.4減少開啟窗扇面積、提高密封膠密封性和耐久性、改善框扇間和節(jié)點處密封性能，以利于大幅度降低因空氣滲透而產(chǎn)生的熱損失。

3現(xiàn)階段節(jié)能環(huán)保玻璃幕墻的特點和技術要點

進入21世紀以來，國際上節(jié)能環(huán)保型玻璃幕墻的最新設計理念是：變被動設防為主動利用可再生能源，追求玻璃幕墻多種節(jié)能環(huán)保功能的綜合協(xié)調(diào)和統(tǒng)籌處理。玻璃幕墻熱工設計的總思路是：對于以采暖供熱為主要功能的幕墻要求達到溫室效應，對于以空調(diào)制冷為主要功能的幕墻則要求達到冷房效果。為此，近年來許多值得我們關注的玻璃幕墻節(jié)能新技術得到了較快發(fā)展，它主要體現(xiàn)在新穎幕墻結(jié)構(gòu)、各種高性能幕墻玻璃生產(chǎn)技術以及對太陽能的合理利用技術等三個方面。

3.1新穎雙層幕墻結(jié)構(gòu)特點和技術要點。雙層幕墻結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，其中最簡單的便是建筑外墻面的掛板式幕墻，其主要功能是遮陽、擋雨和防風等；而復雜的雙層幕墻是在外界環(huán)境與工作、生活空間之間形成一個緩沖區(qū)，為人們提供休閑、娛樂的空間。我們關注的卻是雙層幕墻體系，又稱熱通道幕墻、通風式幕墻、呼吸式幕墻，國外也有稱其為主動式幕墻。這種幕墻采用雙層幕墻結(jié)構(gòu)，外層采用透光率大的單層透明玻璃幕墻，比如點式幕墻，內(nèi)層一般采用中空玻璃幕墻，在兩層幕墻中間有一個一定寬度的空氣通道，在通道的上下兩端有進、排風設施；通道的高度可以是一個或幾個層高，也可以是整幢建筑的高度。它的節(jié)能原理是：冬季關閉進風和排風口，兩層幕墻中間的空氣由于陽光照射而溫度升高，像個溫室，使內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度升高，從而可以降低建筑內(nèi)采暖的運行費用；夏秋季兩層幕墻間的空氣溫度很高，打開通道上下兩端的進排風口，由于煙囪效應而產(chǎn)生的氣流將會帶走兩層幕墻間空氣熱量，從而減少了空調(diào)負荷。有調(diào)研資料顯示，這種雙層玻璃幕墻與傳統(tǒng)單層玻璃幕墻相比，采暖時可節(jié)約能源45%～72%，制冷時可節(jié)約能源40%～65%

3.2高性能幕墻玻璃技術。近年來出現(xiàn)的高性能幕墻玻璃的生產(chǎn)技術主要有以下幾種。

1）太陽能輻射控制玻璃生產(chǎn)技術。這種先進技術通過改善玻璃的光學特性來實現(xiàn)對太陽能輻射的屏蔽或利用，以達到節(jié)能環(huán)保效果，其主要技術有：（1）光譜透過性選擇玻璃生產(chǎn)技術。這種技術實際上是鍍膜玻璃、熱反射玻璃等技術的發(fā)展，就是通過在玻璃表面涂覆一層或幾層特殊材料涂層，使玻璃對不同波長的太陽輻射光和熱具有不同的透過率。比如可以使太陽的可見光最大量通過的同時，阻擋具有高熱量的紫外線或紅外線從而最大限度地利用自然光照亮室內(nèi)，把太陽輻射熱能擋在室外，從采光和制冷兩方面同時發(fā)揮節(jié)能效果；也可利用它相反的性能，即阻擋可見光、透過輻射熱能，從而使高緯度地區(qū)（比如北歐各國）在消除眩光入室的同時，充分享受太陽輻射熱帶來的室內(nèi)溫暖環(huán)境。（2）透過率可調(diào)玻璃生產(chǎn)技術。用這種技術生產(chǎn)的玻璃可隨環(huán)境改變自身的透過性能，實現(xiàn)對太陽輻射能量的有效控制；根據(jù)改變機理不同，這種玻璃可分為熱致變色玻璃、光致變色玻璃和電致變色玻璃三種。第一種玻璃就是玻璃隨溫度升高而透過率降低，第二種就是隨光強增大而透過率降低，第三種則是當有電流通過時玻璃透過率降低。以上過程都是可逆的；其中第二種和第三種玻璃尤其被幕墻業(yè)科技人員關注，因為它們可以人為控制其變色的過程和色度。

2）隔熱玻璃生產(chǎn)技術。近年來，我國在中空玻璃生產(chǎn)技術的基礎上，又不斷推出一些新型隔熱玻璃品種，比如：（1）惰性氣體隔熱玻璃。通過在中空玻璃空腔內(nèi)充入惰性氣體，可獲得隔熱效果更佳的玻璃。（2）真空隔熱玻璃。通過把中空玻璃空腔內(nèi)的空氣抽去，消除腔內(nèi)對流和熱傳導，可獲得更好的隔熱效果。（3）氣凝膠隔熱玻璃。氣凝膠是一種多孔性硅酸凝膠，95%為空氣，由于它內(nèi)部的氣泡很小，故具有良好的隔熱性能，同時又不會阻擋或折射光線，透光率很高，把它注入中空玻璃空腔后，可得到傳熱系數(shù)小于0.7W/m2•K的隔熱玻璃組件。

3）隔聲玻璃生產(chǎn)技術。玻璃幕墻、外墻門窗的隔聲降噪性能對于減少室外噪聲對室內(nèi)環(huán)境的污染起到相當重要的作用。采用中空玻璃或普通雙層玻璃即可減輕噪聲污染，但效果不很理想。國外最近出現(xiàn)一種用新型PVB材料充填的夾層玻璃，其隔聲性能有較大提高。

3.3對太陽能合理利用技術目前世界幕墻領域內(nèi)成功利用太陽能技術的就是太陽光變向照明技術和光電幕墻技術。

1）太陽光變向照明技術：利用幕墻上的光線反射到天花板上，再由天花板反射到工作或生活區(qū)域，為人們提供照明。這種光照柔和、均勻，可消除陽光直射入室造成的眩光。

2）光電幕墻技術：光電幕墻的關鍵是光電池技術，是利用太陽光的光子能量，使被照射的電解液或半導體材料（光電板）中的電子移動，從而產(chǎn)生電壓，多個光電板串聯(lián)在一起，組成了連續(xù)的光電幕墻表面；所有光電板產(chǎn)生的直流電能，通過多極集電、整流、變壓等過程，轉(zhuǎn)化成可供使用的交流電，送入供電網(wǎng)絡。