徐辉

摘要：建筑节能是国家能源节约的重要手段之一。据资料显示，我国社会总能耗的30%以上为建筑能耗。在建筑外围护结构总能耗中，建筑玻璃幕墙的能耗约占其能耗的49%左右，通过玻璃幕墙损失的能量是其中的主要部分。因此，在工程设计中注重和加强建筑物玻璃幕墙构造形式的深化设计，是改善建筑物热工性能，提高建筑节能的重要途径，而改善建筑玻璃幕墙的节能性能又是其中的重点。

关键词：玻璃幕墙节能设计；选择；幕墙玻璃

1幕墙节能环保概念的提出

早在2009年，国务院首次提出发展“战略性新兴产业”时，节能环保产业就作为战略性新兴产业之一，纳入政府视野。在2010年国务院发布的《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中，节能环保产业作为七个战略性新兴产业之首，被视为拉动经济增长的新引擎。“十二五”期间，国务院连续发布了《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》、《“十二五”节能环保产业发展规划》等多个文件，推动节能产业加快发展。“十三五”时期，《“十三五”节能环保产业发展规划》的发布，进一步向全社会阐明了国家加快推动节能环保的战略意图。为响应国家的号召，幕墙行业提出了节能环保的新概念。

2玻璃幕墙的热工性能和节能设计要求

2.1注重门窗的遮挡

对于炎热的夏季，玻璃幕墙的隔热遮挡应引起高度重视。设计过程中要特别重视建筑物东、西侧开窗的隔热遮挡设计，以最大程度的减少夏季透过窗户直接进入室内的太阳辐射热对室内空调负荷的损耗。因此，除了考虑玻璃幕墙自身的保温隔热性能（即传热系数小）外，设计中还应充分考虑玻璃幕墙的隔热遮阳问题，最大限度的减少通过窗户（或玻璃幕墙）直接进入室内的太阳辐射热。玻璃幕墙有隔热遮挡时，可以减少通过窗户射入的太阳辐射热能，从而最大限度的减少传至室内的热能量以降低室内温度。遮挡物相对于玻璃的位置将决定减缓热能的程度。设计在室内还是设计在室外效果明显不同，就节能而言，窗户的外部遮阳是效率最高的一种遮阳措施。东向和西向外窗的太阳辐射负荷，对夏季空调能耗影响很大，要特别重视对东、西向外窗的遮阳设计。有条件时可选择电动可调节的遮阳设施，使之随太阳角度变换而自动调节。如果设计为固定式遮阳，要考虑其几何外形、朝向及每日、每年与太阳运动轨迹之间的关系，在遮阳的细部设计时，对于上述各项因素进行全面考虑。有资料显示，采取室外安装遮阳系统可使室内温度降低8-10度，节省30%-40%的空调能耗，北京某建筑安装了遮阳帘后，空调能耗降低了约30%左右。从中可以看到建筑遮阳作为建筑节能的一种途径，有着巨大的实用潜力。

2.2细部设计要求

为提高建筑节能，特别要注重玻璃幕墙细部构造的设计。在外保温体系中，出挑构件和门窗框外侧四周与墙体之间的部位易形成“热桥”，此处热损失相当可观，在门窗框与外墙保温层的交接处的设计中应特别注意。设计时应将附墙挑件减少到最小程度，以减少“热桥”面积。外窗尽可能与外墙面平，减少窗框（或玻璃幕墙框）四周的“热桥”面积。玻璃幕墙的热桥部位应进行保温验算并做好保温处理。在实际工程质量验收过程中发现，这部分是最易被忽视的地方，也是保温质量最无保障的地方。从设计上分析，主要是窗框与墙体的间隔太大，填充的保温材料不易填实，从而形成“热桥“。外门窗框或副框与洞口之间的间隙应设计为弹性闭孔材料填充。此外，对推拉门窗的密封性能和构造形式也要严格按标准执行。

2.3控制窗墙面积比

窗墙面积比是指窗洞口面积与所在房间立面单元面积的比值，是建筑节能设计标准的一项重要指标。各类门窗特别是铝合金门窗的传热性较之墙体的热阻要小得多。铝合金单玻门窗的传热系数K值为6w/（m2·K）左右，约为24cm厚砖墙的3倍。因此，建筑中玻璃幕墙面积的大小及其保温隔热性能的优劣，对建筑的采暖和空调能耗都有很大的影响。研究表明，窗、墙比为50%的房间与30%的房间相比，空调运行负荷要增加17%～25%。大面积窗特别是东、西向大面积玻璃窗对建筑节能极为不利。

3选择幕墙玻璃的基本思路

3.1需要考虑建筑所在地理位置的纬度情况

众所周知，纬度越高太阳高度角越小；纬度越低，太阳高度角越大。太阳高度角越大，太阳能直接进人室内环境的比例就小，建筑设计中结构水平遮阳措施作用明显但幕墙玻璃上半部分物理遮阳措施所起到的作用就小；太阳高度角小，太阳能直接进人室内环境的总量就大，建筑设计中结构水平遮阳措施作用微小但幕墙玻璃上半部分物理遮阳措施所起到的作用就大。同时，纬度越高，夏季日照时间越长；纬度越低，夏季日照时间越短，反之亦然。这些由于地理位置变化导致太阳能对建筑的影响，在设计玻璃幕墙时，选择合适幕墙玻璃，对建筑节能又是一种非常有效的措施。例如高纬度地区，多为寒冷和严寒地区，日照资源丰富，在这些区域，选择幕墙玻璃时，每层可视部分的玻璃上部采用彩釉或其他遮掩措施，建筑幕墙结构采用水平遮阳材料，既能够有效遮挡夏季强烈的阳光，又能够确保冬季足够的太阳光能进入室内，且设计合理时，还赋予建筑装饰美学效果。而对于低纬度地区或阳光资源不足区域，这些措施意义就不大了，有时还适得其反。而划分纬度高低的界限，建議以37°为界。

3.2考虑建筑朝向和设计参数

首要原则是建筑窗墙比和幕墙玻璃的可见光透过率，国家的建筑节能规范规定了窗墙比和SHGC的关系，这些是基本要求。其次应该增加可见光透过率相关规定，不应直接忽略可见光的能量对建筑节能的影响，因此，应该以气候区域划分的为依据，增加对可见光透过率的规定。例如寒冷地区，窗墙比低于0.4的，可见光透过率就必须高于0.6；而夏热冬冷地区必须髙于0.55；温暖地区和夏热冬暖地区则必须髙于0.50。这样既保证一定的自然采光，避免室内照明的能耗，又阻止因为大量可见光进人室内导致的额外能耗。而针对建筑朝向，建筑师和建筑节能设计师需要明确一点，建筑幕墙玻璃的反射颜色色系基本一致的情况下，可见光透过率和可见光反射率相差0.05不会导致明显的视觉上的差异。因此可以在玻璃幕墙节能设计上，选择在不同朝向上使用一个色系，对玻璃的可见光透过率和反射率不同的玻璃，既显示建筑的个性，又对建筑整体节能做贡献。原则是：北向的可见光透过率最高、反射率最高；东向可见光透过率比北向略低，反射率也略低；以此类推是南向和西向。调整的幅度不超过0.05，若希望各朝向明显有差异则另当别论，从节能角度调节的方向顺序应保持不变，这是考虑了太阳的亮度和高度角后给出的建议。

结束语

随着建筑设计和建材制造技术的不断发展，无论是公建还是住宅，大面积使用玻璃作为外围护材料，已成为一种趋势。这是由于玻璃生产加工技术的发展，逐步解决了玻璃这种材料的安全性、耐候稳定性、节能性和保护隐私性等问题，又赋予建筑独特的外观效果，减轻了建筑自重，具备更强的抗震稳定性，并且能更好地获得自然光，引景入室、融建筑入环境、开放室内封闲空间，改善建筑的使用居住功能。然而，建筑幕墙玻璃这种经过特殊加工的光学建筑材料，却也成为建筑设计师和幕墙工程师们非常困惑并难于把控的一种建筑材料，为建筑师和幕墙工程师能够容易做出选择，从节能角度，针对玻璃幕墙设计中如何选择幕墙玻璃提供一些意见和建议。

参考文献

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（作者单位：沈阳远大铝业工程有限公司）