节能型建筑幕墙门窗的节能设计与措施

摘 要：近年来,我国的建筑幕墙及门窗技术和产品已经取得了显著的进步,本文主要对建筑幕墙的节能设计与措施进行了探讨.

关 键 词：建筑幕墙节能

建筑门窗和建筑幕墙及门窗是建筑围护结构的组成部分,是建筑物热交换、热传导最活跃、最敏感的部位,是墙体失热损失的五到六倍.门窗（外窗）和玻璃幕墙的节能在建筑节能中约占40%,因此,研究建筑幕墙和门窗的节能技术具有十分重要的意义,在未来的发展过程中,也有着新型的形式和要求.

1.节能型建筑幕墙及门窗的含义和背景

节能型建筑幕墙及门窗是我国经济发展繁荣和建筑科学进步的产物.目前我国的公共建筑特别是大型商场、高档旅馆酒店、高档办公楼等建筑的全年能耗中,大约50％～60％消耗于空调制冷与采暖系统.而在窄调采暖能耗中,大约20％．50％由护结构传热所消耗.因此,建筑幕墙的节能对建筑节能来讲意义重大.节能型建筑幕墙是指其性能指标,主要是保温隔热性能和气密性两项物理性能.达到或高于现行的建筑节能设计标准要求的建筑幕墙.由于我围幅员广阔,南北方、东西部地理气候环境差异很大,不同的环境条件下对建筑幕墙的节能要求也不尽相同.节能型建筑幕墙的含义中除了性能指标外还有其对应的环境指标.建筑科技的进步也使大规模使用节能型建筑幕墙成为可能.

2.幕墙节能材料选用

2.1.玻璃选用

对于建筑物外窗及玻璃幕墙来说,由于玻璃的面积占据立面的绝大部分,可以参与热交换的面积较大,因此玻璃是窗、幕墙节能的关键.

(1)隔热玻璃.近年来,在中空玻璃技术的基础上,一些新型的隔热玻璃不断出现,主要有：a.惰性气体隔热玻璃.通过在中空玻璃的空腔内无人惰性气体,可以得到更高隔热性能的玻璃.目前国外已经出现了充氯气的4mm-8mm-4mm-8mm-4mm三层中空玻璃,结合Low-E技术,它的传热系数可以达到0.7W/(m2·K).b.气凝胶隔热玻璃.气凝胶是一种多孔性的硅酸盐凝胶,95%(体积比)为空气.由于它内部的气泡十分细小(小于20mm),所以具有良好的隔热性能,同时又不会阻挡、折射光线(颗粒远小于可见光波长),具有均匀透光的外观.把这种气凝胶注入中空玻璃的空腔,可以得到传热系数小于0.7W/m2.K的隔热玻璃组件.该种气凝胶物质长时间使用后的沉降现象是目前限制它大范围商业应用的主要因素.

(2)阳光辐射控制玻璃.这类技术通过改变玻璃的光学特性来实现对太阳能辐射的选择性屏蔽从而达到环保节能效果.a.光谱选择透过性玻璃.该种技术实际上是Low-E玻璃、热反射玻璃等技术的延伸.简单的讲,它就是通过在玻璃表面覆盖一层或几层特殊材料涂层,使得玻璃对不同波长的太阳辐射或者热辐射具有不同的透过率.采用该技术可以使得太阳辐射中的可见光成分最大量的通过,同时阻挡具有较高热量的紫外线或者红外线成分,从而最大限度的利用自然光照亮室内,又把辐射的热能阻挡在室外(或者室内),于是从采光和制冷(或者采暖)两方面同时起到了节能效果.也可以使用它相反的特性,阻挡可见光,透过热量,从而适用于高纬度地区以消除进入室内的眩光,同时充分利用太阳辐射热来加热室内空气.b.透过率可调玻璃.该种玻璃随环境改变自身的透过特性,可以实现对太阳辐射能量的有效控制,从而满足节能要求.根据玻璃特性改变的机理不同,这种可调玻璃又可分为热致变色玻璃、光致变色玻璃和电致变色玻璃.热致变色就是玻璃随着温度升高而透过率降低,光致变色就是破璃随光强增大而透过率降低,电致变色则是当有电流通过的时候玻璃透过率降低,以上过程都是可逆的.这其中,光致变色玻璃和电致变色玻璃尤为引起幕墙行业人士的关注,尤其是电致变色玻璃由于可以人为控制其改变的过程和程度,己经在幕墙工程上得到实验性的应用.目前,光致变色玻璃的可见光透过率可以在75%-25%的范围内变化,太阳辐射能透过率的变动范围是53%-23%,而电致变色玻璃可以在5分钟内实现可见光透过率67%-10%,太阳辐射能透过率66%-10%的变化.

2.2.铝合金型材选用

不同材料的窗框对外窗(含玻璃幕墙、采光顶)的传热系数影响较大,不容忽视,塑料窗框、木窗框等因材料本身的传热系数较小,对外窗的传热系数影响不大,铝合金窗框,钢窗框等材料本身的导热系数很大,形成的热桥对外窗的传热系数影响较大,必须采用断桥处理.

铝合金断桥处理做法有很多种,材料也不同,如聚酷胶(PA)断热条,聚氨酷(PU)等,对保温性能要求高的外窗(含玻璃幕墙、采光顶)应选择断桥效果好的铝型材.

3.建筑幕墙和门窗的节能设计措施

第一,设计窗、幕墙时要充分考虑建筑物的性质、使用功能和建筑所处的气候环境条件,并且对建筑的窗墙比应有一定的控制,一般窗墙比应控制在0.3左右.尽量减少普通玻璃的使用面积,特别是东、西墙面使用普通玻璃的面积.因为在东西墙面,透过玻璃幕墙和门窗的全天辐射得热比北面高出近一倍,比南面高出近两倍.

第二,根据建筑日照设计原理,合理设计窗户挑槽或采取遮阳措施,减少玻璃的日照面积,也能降低空调能耗.由于空调负荷大部分都是来自太阳辐射,而玻璃又是太阳辐射得热的主要来源,因而遮阳对玻璃幕墙和外门窗节能是最有效的.普遍使用的门窗遮阳措施是采用外卷帘或内卷帘,对于玻璃幕墙而言,内百叶遮阳也是经常用到的措施之一.

第三,正确选择玻璃配合方案,选用优质节能产品——中空玻璃和低辐射玻璃.对于中空玻璃而言,外片玻璃一般采用吸热玻璃、热反射玻璃、遮阳型低辐射玻璃等,内片采用透明玻璃、低辐射玻璃等.这样,外片玻璃吸收或反射绝大部分的太阳辐射热,而空气层将外片玻璃的热辐射阻挡在外面而不对室内产生二次辐射和传热.

第四,在寒冷地区采用大面积玻璃门窗和幕墙时,应采取保温措施,防止“热桥”产生.由于门窗和幕墙大多为金属材料,导热系数大,当室内外温差大时,应注意在门窗、幕墙框架型材内加热绝缘材料进行保温,防止结露、挂霜,以减少能耗.

5.结束语

随着社会的进步,科技的发展,各种建筑幕墙及门窗应满足生态环境的要求,而新型的节能建筑幕墙、门窗就变的尤为重要.并且,在节能的同时,我们还应考虑到其发展问题,思考其能否在变化的时代中适应.为了以后的建筑幕墙及门窗能够更加趋于节能和环保,我们还应看到智能化在高技术生态建筑中所发挥的巨大作用,不断的开发与创新的同时,更加全面地考虑自身条件和未来发展.

[3]王玲：《塑料门窗安装质量控制》,河南建材,2006（6）