摘 要：我国在联合国宣布的2030年碳达峰，2060年前碳中和目标的提出，给我国低碳发展提出明确的目标和时间表，建筑作为能源消耗的重要领域，建筑节能要求也越来越高，建筑外墙透明部分，承载着整体建筑的采光，通风，人员疏散，消防救援等多种功能，其节能设计为整体建筑中的重要环节;本文对外墙透明部分的门窗及幕墙节能设计做简要阐述;

关键词：外墙;门窗幕墙;节能设计

一，前言

全球气候变暖是一种和自然有关的现象，是由于温室效应不断积累，导致地气系统吸收与发射的能量不平衡，能量不断在地气系统累积，从而导致温度上升。全球变暖也在改变（影响）着人们的+生活方式，自然灾害到生物链断裂，涉及人类生存的各个方面，科学观测纪录说明，大气二氧化碳浓度随着全球人口、经济发展与碳排放量提高而持续增长，全世界平均气温也随着慢慢上升，“碳”就是石油、煤炭、木材等由碳元素构成的自然资源。“碳”耗用得多，导致地球暖化的元凶“二氧化碳”也制造得多。

二，建筑碳排放

建筑是供人们生活活动的主要场所，建筑的碳排放贯穿整个建筑的全生命周期。包括以下阶段：

1、建材材料生产和运输阶段：包括钢筋、混凝土、玻璃等建材生产过程中的碳排放及从生产地到施工现场的运输过程中产生的碳排放。

2、建筑施工建造阶段：包括完成各分部分项工程施工产生的碳排放和各项措施实施过程中产生的碳排放。

3、建筑运行阶段：包括暖通空调、生活热水、照明及电梯、可再生能源、建筑碳汇系统在建筑运行期间的碳排放量。

4、建造拆除阶段：包括人工拆除和使用小型机具机械拆除使用的机械设备消耗的各种能源动力产生的碳排放。

5、建筑拆除后的废料回收处理阶段：包括废料回收运输产生的碳排放和废料填埋、焚烧产生的碳排放。

以上5个阶段构成建筑碳排放的全生命周期，其中建筑外维护结构节能设计直接决定建筑运行阶段的碳排放量;而建筑透明部分是外墙节能部分的最薄弱部分，占整体建筑的热损失的30%左右，理应成为重点研究对象;

二，建筑外墙透明部分

通俗讲建筑外墙的透明部分含2部分，即建筑立面的门窗幕墙以及建筑屋面的采光天窗或采光顶部分;

门窗按其所处的位置不同分为围护构件或分隔构件，按不同的设计要求分别具有保温、隔热、隔声、防水、防火等功能，窗户是建筑必不可少的组成部分，其长期使用能耗约占整个建筑长期使用能耗的50%，十分可观，因此窗户的节能是建筑节能的重要突破口。

建筑幕墙是由面板与支承结构体系组成的、可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力、不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。20世纪80年代，随着幕墙技术的发展和玻璃生产工艺的进步，玻璃幕墙得到更广泛的应用，点支式幕墙、光伏幕墙、单层索网玻璃幕墙、双层幕墙等新式幕墙不断涌现;当前，我国幕墙工程总值逐年增长，年产能远远超过1亿平方米，我国已成为世界第一幕墙生产大国和使用大国。

采光顶是由透光面板与支承体系组成，不分担主体结构所受作用且与水平方向夹角小于75°的建筑围护结构，即与水平方向夹角小于75°的幕墙在规范上均采用采光顶规范;

三，外墙透明部分的保温设计

1，面板材料

外墙透明部分承担着建筑的采光功能，常用的面板材料为玻璃制品，及树脂采光板等;玻璃有着优良的透光性能和特殊的质感在建筑上的运用其它材料无法替代。

玻璃是以石英砂、纯碱、石灰石等为主要原料，加助熔脱色、着色、乳浊等辅助原料，在1550～1600℃熔融、成型、冷却而成的一种硅酸盐材料;

玻璃的分类比较复杂，按照制造工艺可分为普通平板玻璃和浮法玻璃;按照玻璃表面处理方式可分为普通透明玻璃、镀膜玻璃、磨砂玻璃、彩釉玻璃、陶瓷玻璃等;按照安全性可分为普通玻璃和安全玻璃;按照玻璃层数可分为单层玻璃、复合玻璃（包括中空玻璃、夹层玻璃、夹丝玻璃等）;

Low-E玻璃也称低辐射玻璃，Low-E是英文Low-Emissivity的简称。Low-E玻璃即采用真空磁控溅射方法在玻璃表面上镀上含有一层或两层甚至三层银层的膜系，来降低能量吸收或控制室内外能量交换，保障生活、工作vity的舒适性，并以此达到环保节能的目的。

在建筑应用中，Low-E玻璃的使用可以达到“冬暖夏凉”的效果，具有优异的隔热、保温性能效果。

建筑材料的主要热工性能指标为传热系数，玻璃制品的传热系数性能依次为透明玻璃（5.8），热反射玻璃（4.6～5.7），单片LOW-E玻璃（3.5），普通中空玻璃（2.8），LOW-E中空玻璃（1.9以下），真空LOW-E玻璃制品（1.9以下）;

2，支撑材料

门窗幕墙常用的支撑材料为钢型材，铝型材，塑钢型材，木型材，以及木塑，铝木等复合材料;

铝合金门窗幕墙是指采用铝合金挤压型材为框、梃、扇料制作的门窗幕墙。经过近30年的发展，铝合金门窗已经逐步取代了塑钢门窗，成为门窗幕墙的主导产品;其优点为：

1） 质量轻、强度高，铝合金的密度仅为钢材的1/3，是薄壁、空腹挤压成形的型材，质量轻。而强度却接近普通低碳钢，可达30MPa以上;

2）耐久性好、使用维修方便

铝合金经久耐用，不存在老化问题。门窗表面有一层极薄但十分坚固的氧化铝薄膜，故其不锈蚀、不褪色、不脱落，几乎不需要维修。

3）可以进行工业化生产

铝合金门窗幕墙（单元式）从框料型材加工，密封件、配套零件的制作，到门窗装配试验，都可以在工厂内组织，进行大批量的工业化生产

断桥铝合金是继木窗、铁窗、塑钢门窗和普通铝合金门窗之后的第五代新型保温节能性门窗。“断桥铝”这个名字中的“桥”是指材料学上表示冷热传递的作用，而“断”是动词“打断”的意思，就是将这种冷热传递过程阻隔，将铝合金型材分成两部分，通过隔热条将断开的铝合金连成一体，因此材料的隔热性能也就有了大幅度的提升。

3，构造措施

透明圍护结构的保温隔热，除提高玻璃和框扇本身的热工性能和保证中空玻璃的密闭性之外，还与玻璃和边框接缝，以及框扇搭接缝的严密程度有密切的关系。只有各部分接缝足够严密，才能保证尽量减少空气的渗透，而空气渗透是能量损失的重要途径之一;提高气密性一般是采用各种密封条或密封胶来解决。最理想是设计窗或幕墙时，同时设计配套的密封条，必要时需多道密封。而且必须选用弹性好、耐老化的材料，一般以三元乙丙为宜，劣质的密封条将过早老化失效，会给用户带来极大的不便和 经济 上的损失。

4，透明部分的节能计算

要在建筑门窗和幕墙工程中贯彻执行国家的建筑节能标准，只有测试方法是不够的。而且，随着南方建筑节能标准的出台，遮阳系数成为非常重要的指标，而遮阳系数很难在实验室进行测试，从而实验室的测试更加无法满足广大建筑工程的节能设计需要。门窗，幕墙的热工性能计算在欧盟，美国，日本等已广泛应用。我国采用《建筑门窗玻璃幕墙热工计算规程》给定的方法计算门窗和玻璃幕墙的传热系数、遮阳系数、可见光透射比等热工参数;

在计算中，一般把透明部分三个部分：玻璃，边缘玻璃和窗框。对于窗户的中心玻璃部分，一维传热模型与实际情况已很接近，而窗户的玻璃边缘，尤其是双层窗两层玻璃边缘之间的垫片材料的导热能力比玻璃间气体层的导热能力要大很多，产生“热桥”效应，必须采用二维传热模型，窗框的传热也可近似为一维传热。在求得各个部分的传热系数和已知各部分面积的基础上，对这三个部分的传热系数进行面积的加权平均，就得到整体的传热系数;

结束语：

通过在外墙透明部分节能保温设计中的各项材料选择，配合热工性能计算，满足并提高整体建筑的节能标准，将会涌现更多的节能建筑，实现建筑的零碳目标;

作者简介：

许昌得，1979年11月，男，汉，山东省东平人，本科学历，工程师，  研究方向：门窗幕墙节能设计。