玻璃幕墙节能

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浅谈如何发挥玻璃幕墙节能作用
张 嵩 马 骉

　　〔摘要〕以残疾人综合服务中心玻璃幕墙为例，从建筑节能角度浅述了深圳地区建筑幕墙玻璃选用的基本原则。
　　〔关键词〕热反射中空玻璃、低辐射Low-E玻璃、遮蔽系数、传热系数

　　深圳市残疾人综合服务中心项目由深圳市政府财政和深圳市残疾人联合会共同出资兴建，该中心建成后将涵盖残疾人康复治疗、功能训练、特殊儿童早期干预、特殊文艺与体育人才训练、文化活动、职业技能培训、学历教育、残疾人士辅助用品供应等服务，是为我市残疾人群提供多功能、全方位、科学性、规范性、专业性的综合性大楼。

　　下面对以该项目为例，通过幕墙玻璃选用对节能的影响，分析浅述了我国南方夏热冬暖地区建筑幕墙玻璃选用的基本原则。

　　一、幕墙节能概述：

　　玻璃幕墙以其卓越的性能在建筑中被大量采用，作为一种围护结构，其热工性能的意义直接关系到建筑能源的消耗量，今后的建筑将有50%以上或更多的节能任务由围护结构来承担。近几年，技术趋于成熟的中空玻璃特别是低辐射Low-E玻璃等节能型的玻璃越来越多地被采用。

　　深圳地区为热带季风海洋性气候，属于夏热冬暖地区。夏热时间长（一般为4月～10月），每年日平均气温超过25℃约有185天以上，冬季大部分时间气温在10℃以上，基本不用采暖。　　残疾人综合服务中心采用了三项节能技术和材料，分别体现在墙体材料、屋面构造和节能门窗三个方面，其中节能门窗就涉及到玻璃的应用，该项目玻璃幕墙面积约4000m2，窗墙比南面0.35，西面0.31，东面0.17，北面0.27，设计采用全隐框幕墙形式，玻璃全部选用6mm+9A+6mm双钢化low-E本体灰玻璃，传热系数3.50，遮蔽系数0.30。

　　二、建筑围护结构的热工机理：

　　1、热传递有三种方式：传导、对流、热辐射。热能到达玻璃，一部分被反射、一部分直接透过，还有一部分被吸收，吸收的部分又以二次热辐射的方式分别向室内室外辐射；玻璃幕墙的节能作用就是尽量阻隔室内与室外空间热量传递。

　　2、中空玻璃内部的气体层由于空间狭小基本无对流现象，而且中间气体层的低导热性也大大降低了热传导作用；

　　3、热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线。夏天热量由室外向室内传递，主要以太阳辐射热能和外部环境热辐射为主，太阳辐射中波长在380-760nm为可见光，小于380nm的属于紫外线，大于760nm的属于红外线，太阳热能约2%集中在紫外线范围，47%集中在可见光范围，51%集中在红外线范围； 冬天热量由室内向室外传递，主要是室内热量以辐射方式向室外传递，其波长集中在红外、远红外线范围。

　　三、玻璃：

　　1、玻璃是决定幕墙结构保温性能的主要材料，普通热反射中空玻璃是由一片热反射玻璃（玻璃某一表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜）和一片透明玻璃组合而成，Low-E中空玻璃则是由一片Low-E玻璃（玻璃某一表面镀多层由金属银Ag、NiCr合金、SiO2化合物组成的薄膜）和一片透明玻璃组合而成，中间夹一空气层，也有采用具有更低导热性的惰性气体代替空气的，气体层厚度视不同情况而定，常见的主要有9mm和12mm厚。

　　2、衡量玻璃的隔热性能有两个指标：遮蔽系数Sc、传热系数U值（或K值）。遮蔽系数是指透过该玻璃的太阳热获取量与相同条件下透过3mm透明玻璃的热获取量的比值，遮蔽系数越低，太阳热获取量越小。传热系数是指在稳定条件下，材料（或结构）两侧空气温差1℃，1h内通过1m2面积传递的热量。U值(或K值)越低，说明玻璃隔热性能越好。热反射中空玻璃Low-E层对远红外线有较高的反射比，从而抑制了热辐射过程，所以应优先选用具备低辐射性、高透光性的玻璃，以减少夏季室外热量的辐射，夏热冬暖日照比较强的地区，适宜采用遮阳型Low-E玻璃，它的特点是具备较低的遮蔽系数，并一定程度上降低可见光透射比。在深圳地区由于辐射热量较温差传热的热量大得多，隔热性能评价遮蔽系数显得更加重要。

　　3、不同玻璃的传热特性及参数

　　a、普通透明中空玻璃：透明玻璃因透射比过高，不仅使大量可见光透过，而且在太阳光谱中的红外线也大量地透过了玻璃，仅仅靠空气层根本不能有效阻挡热量向室内传递，所以中空透明玻璃在寒冷地区可以采用但是在夏热冬暖地区就显得不适用了。

　　b、热反射中空玻璃：热反射中空玻璃主要作用就是通过对可见光的高反射、高吸收率减少了可见光的热能透过，对波长在
4500~25000nm范围内的远红外线所携带的热能则效果不大。在夏季光照强的地区，热反射玻璃虽然可有效衰减进入室内的可见光热能，但它无法阻挡建筑外部环境的热辐射，而且对于窗墙比小于0.40的建筑外墙，它较低的可见光透射比会大大影响建筑室内采光效果；

　　c、Low-E玻璃：其主要作用是降低玻璃的U值，同时可以有选择地降低遮蔽系数，全面改善玻璃的节能特性。高透型Low-E玻璃，遮蔽系数Sc≥0.5，对透过的太阳能衰减较少。适用于以采暖期较长的北方地区， 冬季太阳能波段的辐射可透过这种Low-E玻璃进入室内，经室内物体吸收后变为Low-E玻璃不能透过的远红外热辐射，并与室内暖气发出的热辐射共同被限制在室内，从而节省暖气的费用。遮阳型Low-E玻璃，遮蔽系数Sc＜0.5，对透过的太阳能衰减较多。适用于日照强度高的南方地区，夏季可最大限度地限制太阳能进入室内，并阻挡来自室外的远红外热辐射，从而节省空调的费用。不同的Low-E玻璃品种适用于不同的气候地区，就节能性而言，其功能已经覆盖了热反射镀膜玻璃。因此只有选用Low-E玻璃才能更好的满足节能要求。

　　目前中空玻璃国家标准没有传热系数标准值，一般说来，中空玻璃U值(传热系数)与中空玻璃配置(玻璃是否镀膜及膜层成分、中空腔体厚度及介质)有直接关系，跟玻璃厚度关系不大。如：6mm白玻+12A+6mm白玻U值约为2.9，6mm阳光控制膜+12A+6mm白玻U值约为2.6，6mm在线Low-E+12A+6mm白玻U值约为2.1，6mm离线Low-E+12Ar+6mm白玻U值约为1.1-1.9不等(镀膜玻璃各个厂家膜层不同，所以其传热系数也不完全一样)。

　　四、小结

　　通过以上分析介绍，深圳地区建筑玻璃幕墙节能适宜选用低辐射Low-E中空玻璃，当然幕墙节能是一项系统工程，它不仅仅依靠恰当地选用玻璃就能实现，对于幕墙设计选型、铝型材与密封材料、特殊节点处理、施工质量以及开启窗的使用都有相关的要求。随着生活水平提高，我国建筑能耗将更加突出，对节能要求也更加迫切， 为了改善环境，节省资源，降低消耗，实现全面协调可持续发展，我们必须进一步落实科学发展观，强化建筑节能忧患责任意识，加快建筑节能新材料的研发，加大建筑节能技术的运用和推广力度。

[文献] 《我国建筑幕墙、铝合金门窗今后几年的发展概要》作者：黄圻

《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003

《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

《深圳市居住建筑节能设计规范》SJG10-2003