玻璃幕墻打破了傳統(tǒng)的窗與墻的界限，它不僅更新了現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)的理念和手法，更展現(xiàn)了現(xiàn)代建筑技術(shù)的新進(jìn)展。但是玻璃幕墻的氣密性和保溫隔熱性能差而帶來的高能耗問題也引起了人們的高度重視。我國的建筑幕墻工業(yè)起步比較晚，現(xiàn)階段我國提高玻璃幕墻節(jié)能保溫性能的主要措施尚停留在消極設(shè)防的設(shè)計(jì)思想階段,主要是采用鍍膜玻璃、LOW-E玻璃、熱反射玻璃、中空玻璃及隔熱斷橋鋁型材降低結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)K、消除結(jié)構(gòu)體系熱橋、降低空氣滲透熱損失、減少開啟窗扇面積、提高其密封性等。在大多數(shù)地區(qū)，采用單層的鍍膜玻璃、LOW-E玻璃、熱反射玻璃而進(jìn)行保溫節(jié)能（相對單層的普通白玻璃而言，能夠較多地降低能耗），在嚴(yán)寒地區(qū)隔熱要求很高的建筑中，則采用中空玻璃和隔熱斷橋鋁型材來進(jìn)行隔熱節(jié)能。我國對于雙層玻璃幕墻、智能玻璃幕墻等高技術(shù)幕墻的應(yīng)用還是比較落后，如何使玻璃幕墻更節(jié)能成為當(dāng)今研究的熱門話題。
1 雙層玻璃幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用及關(guān)鍵設(shè)計(jì)
雙層玻璃幕墻由內(nèi)、外兩層玻璃幕墻組成，外層幕墻一般采用隱框、明框或點(diǎn)式玻璃幕墻，內(nèi)層幕墻一般采用明框幕墻或鋁合金門窗。內(nèi)外幕墻之間形成一個相對封閉的空間——通風(fēng)間層，空氣從外層幕墻下部的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，從上部的排風(fēng)口排出，形成熱量緩沖層，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。在我國寒冷地區(qū)，只要經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)，內(nèi)、外循環(huán)玻璃幕墻均可采用，應(yīng)用于冷、熱負(fù)荷相當(dāng)?shù)墓步ㄖ?。?dāng)合理應(yīng)用雙層玻璃幕墻時(shí)，它與同類建筑的標(biāo)準(zhǔn)能耗相比，節(jié)能率在50％左右。
1.1 雙層玻璃幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用
1.1.1 封閉式內(nèi)循環(huán)雙層玻璃幕墻。該幕墻一般在冬季較為寒冷的地區(qū)使用，外層玻璃幕墻原則上是完全封閉的，一般由斷熱型材與中空鋼化玻璃組成，內(nèi)層一般為單片鋼化玻璃組成的玻璃幕墻或可開啟窗。兩層幕墻之間的通風(fēng)間層厚度一般為120～200mm。通風(fēng)間層與吊頂部位的暖通系統(tǒng)排風(fēng)管相連，形成自下而上的強(qiáng)制性空氣循環(huán)。
1.1.2 敞開式外循環(huán)雙層玻璃幕墻。該幕墻即我們常說的呼吸式雙層玻璃幕墻，外層是由單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕墻，內(nèi)層幕墻是隔熱或斷熱明的明框幕墻或單元幕墻。冬季時(shí)，關(guān)閉通風(fēng)層的進(jìn)排風(fēng)口，換氣層中的空氣在陽光的照射下溫度升高，形成溫室效應(yīng)，有效地提高了內(nèi)層玻璃的溫度，降低建筑物的采暖能耗。夏季時(shí)，打開換氣層的風(fēng)口，利用煙囪效應(yīng)帶走通風(fēng)間層內(nèi)的熱量，降低內(nèi)層玻璃表面的溫度，節(jié)省了空調(diào)能耗。另外，通過對進(jìn)排風(fēng)口的控制以及對內(nèi)層幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，達(dá)到由通風(fēng)層向室內(nèi)輸送新鮮空氣的目的，從而優(yōu)化建筑通風(fēng)質(zhì)量。可見“敞開式外循環(huán)體系”不僅具有“封閉式內(nèi)循環(huán)體系”在遮陽、隔音等方面的優(yōu)點(diǎn)，在舒適節(jié)能方面更為突出，提供了自然通風(fēng)的可能，最大限度滿足了使用者生理與心理上的要求。
圖1兩種體系的通風(fēng)式幕墻示意圖
1.1.3 呼吸式雙層玻璃幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用。多層式雙層玻璃幕墻。多層式雙層玻璃幕墻的通風(fēng)間層在水平方向上與數(shù)個房間相連，在豎直方向上也覆蓋數(shù)個樓層，有時(shí)幕墻間的通風(fēng)間層既無水平分隔也無豎向分隔，僅通過外層幕墻在底層和屋頂處的通風(fēng)口形成通風(fēng)。在冬季，外層幕墻通風(fēng)口關(guān)閉，利用通風(fēng)間層形成的溫室效應(yīng)保證室內(nèi)溫度，減少建筑物能量消耗；在夏季打開通風(fēng)口，利用煙窗效應(yīng)形成自然通風(fēng)。此系統(tǒng)由于外層玻璃幕墻開口很少，十分適用于外部噪聲較大的環(huán)境。但建筑內(nèi)部各房間的聲音易通過通風(fēng)間層進(jìn)行傳播，造成內(nèi)部聲音干擾。可開啟式雙層玻璃幕墻可以完全開啟，無明確進(jìn)風(fēng)與排風(fēng)口,難以利用煙窗效應(yīng)形成自然通風(fēng)。夏季，外層幕墻完全打開，可作為遮陽裝置，降低內(nèi)層幕墻所受的太陽輻射；冬季，外層幕墻關(guān)閉，形成空氣緩沖層，增強(qiáng)建筑的保溫性能?？砷_啟的外層玻璃幕墻減少了內(nèi)層玻璃幕墻的風(fēng)壓，有助于阻擋雨水進(jìn)入內(nèi)層玻璃幕墻，因此內(nèi)層玻璃幕墻的窗戶可以始終敞開，有利于自然通風(fēng)。
1.2 雙層玻璃幕墻系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)
在適宜使用雙層玻璃幕墻的氣候條件和建筑類型的條件下，首先要分清內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)體系對內(nèi)、外層玻璃的不同性能要求。外循環(huán)玻璃幕墻內(nèi)層幕墻一般由保溫性能良好的玻璃幕墻組成，主要起到冬季保溫、夏季隔熱的作用。而外層幕墻通常為單層玻璃幕墻，主要起到防護(hù)的作用，保護(hù)夾層內(nèi)的遮陽裝置不受室外惡劣氣候的損壞，同時(shí)，設(shè)置在外層立面的開口可以調(diào)節(jié)夾層的通風(fēng)；內(nèi)循環(huán)體系則是內(nèi)層幕墻一般為普通單層玻璃幕墻，而外層為性能好的幕墻。其次，合理設(shè)計(jì)空氣間層寬度。如果間層寬度不夠，或者過多樓層串聯(lián)通風(fēng)，煙囪效益明顯，都會導(dǎo)致無法通風(fēng)或無法有效通風(fēng)。對于室內(nèi)發(fā)熱量大的公共建筑，通風(fēng)不好，不利于過渡季或夏季夜間散熱，會延長空調(diào)時(shí)間。再者，要合理設(shè)計(jì)遮陽百葉。如果空氣間層不設(shè)計(jì)遮陽百葉，整體遮陽系數(shù)的改善不足10％，但是卻浪費(fèi)、占用了更多的空間面積。對于外循環(huán)體系，為獲得較好的自然通風(fēng)效果，其夾層的寬度一般不小于400mm。有時(shí)為了減少幕墻結(jié)構(gòu)對建筑面積的占用而縮小兩層幕墻之間的間距，要采用機(jī)械對夾層進(jìn)行輔助通風(fēng)，這時(shí)夾層間距一般不小于100mm。對于內(nèi)循環(huán)體系，如何在不同工況下合理設(shè)計(jì)空腔機(jī)械通風(fēng)量，提高通風(fēng)啟動溫度，合理設(shè)計(jì)控制策略來節(jié)省能耗非常重要。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，遮陽百葉位置在夾層中間偏外10％～20％的寬度位置，有可能獲得最佳的隔熱和通風(fēng)效果。
2 新型材料在大型公共建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2.1 熱反射鍍膜玻璃
熱反射鍍膜玻璃又稱陽光控制鍍膜玻璃，是指具有反射太陽能作用的鍍膜玻璃。其最大特點(diǎn)是利用鍍膜能透過可見光，而把起加熱作用的遠(yuǎn)紅外光反射到室外，同時(shí)玻璃材料吸收的太陽熱能被鍍膜所隔離，使熱主要散發(fā)到室外一側(cè)，盡可能地減少太陽的熱作用。其對太陽光的反射率可達(dá)20%—40%，具有較好的遮光性。此種玻璃可使室內(nèi)熱環(huán)境得到控制，同時(shí)減少眩光和色散，使室內(nèi)光線柔和、舒適，從而降低室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷和減少設(shè)備投資，達(dá)到節(jié)約空調(diào)能耗的目的。
2.2 低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃
低輻射玻璃、多功能鍍膜玻璃又稱保溫鍍膜玻璃，這類材料的特性是對可見光高通透，對紅外線輻射高反射，特別是對遠(yuǎn)紅外輻射有極高的反射率，可讓80％的可見光進(jìn)入室內(nèi)，同時(shí)又能將90％以上的室內(nèi)物體所輻射的長波保留在室內(nèi)，透明性很好。低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃大大提高了能量的利用率，在寒冷地區(qū)能有選擇地傳輸太陽能量，同時(shí)把大部分的熱輻射反射進(jìn)室內(nèi)，在采暖建筑中起到非常好的保溫和節(jié)能的作用。低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃一般用于制造中空玻璃，不單片使用。與其他玻璃配成中空玻璃，傳熱系數(shù)會非常低，低輻射玻璃與多功能鍍膜玻璃相比，在熱傳輸控制方面作用相同，但在減少熱量進(jìn)入方面多功能鍍膜玻璃的性能更為優(yōu)越。
3 結(jié)語
總之，采用玻璃幕墻是現(xiàn)代建筑的一種潮流，玻璃幕墻和窗戶的能耗約占建筑總能耗的50%，要達(dá)到超低能耗的目的，玻璃幕墻和窗戶采用高性能的節(jié)能玻璃是一個重要的方面。玻璃幕墻只要合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用合適的玻璃，采用合理的構(gòu)造，也是可以達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求的。雙層玻璃幕墻節(jié)能環(huán)保、舒適性能好，適合應(yīng)用于冷、熱負(fù)荷相當(dāng)?shù)墓步ㄖ?，雙層玻璃幕墻與同類建筑的標(biāo)準(zhǔn)能耗相比，具有明顯的節(jié)能效果。
1 雙層玻璃幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用及關(guān)鍵設(shè)計(jì)
雙層玻璃幕墻由內(nèi)、外兩層玻璃幕墻組成，外層幕墻一般采用隱框、明框或點(diǎn)式玻璃幕墻，內(nèi)層幕墻一般采用明框幕墻或鋁合金門窗。內(nèi)外幕墻之間形成一個相對封閉的空間——通風(fēng)間層，空氣從外層幕墻下部的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，從上部的排風(fēng)口排出，形成熱量緩沖層，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度。在我國寒冷地區(qū)，只要經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)，內(nèi)、外循環(huán)玻璃幕墻均可采用，應(yīng)用于冷、熱負(fù)荷相當(dāng)?shù)墓步ㄖ?。?dāng)合理應(yīng)用雙層玻璃幕墻時(shí)，它與同類建筑的標(biāo)準(zhǔn)能耗相比，節(jié)能率在50％左右。
1.1 雙層玻璃幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用
1.1.1 封閉式內(nèi)循環(huán)雙層玻璃幕墻。該幕墻一般在冬季較為寒冷的地區(qū)使用，外層玻璃幕墻原則上是完全封閉的，一般由斷熱型材與中空鋼化玻璃組成，內(nèi)層一般為單片鋼化玻璃組成的玻璃幕墻或可開啟窗。兩層幕墻之間的通風(fēng)間層厚度一般為120～200mm。通風(fēng)間層與吊頂部位的暖通系統(tǒng)排風(fēng)管相連，形成自下而上的強(qiáng)制性空氣循環(huán)。
1.1.2 敞開式外循環(huán)雙層玻璃幕墻。該幕墻即我們常說的呼吸式雙層玻璃幕墻，外層是由單層玻璃與非斷熱型材組成的玻璃幕墻，內(nèi)層幕墻是隔熱或斷熱明的明框幕墻或單元幕墻。冬季時(shí)，關(guān)閉通風(fēng)層的進(jìn)排風(fēng)口，換氣層中的空氣在陽光的照射下溫度升高，形成溫室效應(yīng)，有效地提高了內(nèi)層玻璃的溫度，降低建筑物的采暖能耗。夏季時(shí)，打開換氣層的風(fēng)口，利用煙囪效應(yīng)帶走通風(fēng)間層內(nèi)的熱量，降低內(nèi)層玻璃表面的溫度，節(jié)省了空調(diào)能耗。另外，通過對進(jìn)排風(fēng)口的控制以及對內(nèi)層幕墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，達(dá)到由通風(fēng)層向室內(nèi)輸送新鮮空氣的目的，從而優(yōu)化建筑通風(fēng)質(zhì)量。可見“敞開式外循環(huán)體系”不僅具有“封閉式內(nèi)循環(huán)體系”在遮陽、隔音等方面的優(yōu)點(diǎn)，在舒適節(jié)能方面更為突出，提供了自然通風(fēng)的可能，最大限度滿足了使用者生理與心理上的要求。
圖1兩種體系的通風(fēng)式幕墻示意圖
1.1.3 呼吸式雙層玻璃幕墻系統(tǒng)的應(yīng)用。多層式雙層玻璃幕墻。多層式雙層玻璃幕墻的通風(fēng)間層在水平方向上與數(shù)個房間相連，在豎直方向上也覆蓋數(shù)個樓層，有時(shí)幕墻間的通風(fēng)間層既無水平分隔也無豎向分隔，僅通過外層幕墻在底層和屋頂處的通風(fēng)口形成通風(fēng)。在冬季，外層幕墻通風(fēng)口關(guān)閉，利用通風(fēng)間層形成的溫室效應(yīng)保證室內(nèi)溫度，減少建筑物能量消耗；在夏季打開通風(fēng)口，利用煙窗效應(yīng)形成自然通風(fēng)。此系統(tǒng)由于外層玻璃幕墻開口很少，十分適用于外部噪聲較大的環(huán)境。但建筑內(nèi)部各房間的聲音易通過通風(fēng)間層進(jìn)行傳播，造成內(nèi)部聲音干擾。可開啟式雙層玻璃幕墻可以完全開啟，無明確進(jìn)風(fēng)與排風(fēng)口,難以利用煙窗效應(yīng)形成自然通風(fēng)。夏季，外層幕墻完全打開，可作為遮陽裝置，降低內(nèi)層幕墻所受的太陽輻射；冬季，外層幕墻關(guān)閉，形成空氣緩沖層，增強(qiáng)建筑的保溫性能?？砷_啟的外層玻璃幕墻減少了內(nèi)層玻璃幕墻的風(fēng)壓，有助于阻擋雨水進(jìn)入內(nèi)層玻璃幕墻，因此內(nèi)層玻璃幕墻的窗戶可以始終敞開，有利于自然通風(fēng)。
1.2 雙層玻璃幕墻系統(tǒng)合理設(shè)計(jì)
在適宜使用雙層玻璃幕墻的氣候條件和建筑類型的條件下，首先要分清內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)體系對內(nèi)、外層玻璃的不同性能要求。外循環(huán)玻璃幕墻內(nèi)層幕墻一般由保溫性能良好的玻璃幕墻組成，主要起到冬季保溫、夏季隔熱的作用。而外層幕墻通常為單層玻璃幕墻，主要起到防護(hù)的作用，保護(hù)夾層內(nèi)的遮陽裝置不受室外惡劣氣候的損壞，同時(shí)，設(shè)置在外層立面的開口可以調(diào)節(jié)夾層的通風(fēng)；內(nèi)循環(huán)體系則是內(nèi)層幕墻一般為普通單層玻璃幕墻，而外層為性能好的幕墻。其次，合理設(shè)計(jì)空氣間層寬度。如果間層寬度不夠，或者過多樓層串聯(lián)通風(fēng)，煙囪效益明顯，都會導(dǎo)致無法通風(fēng)或無法有效通風(fēng)。對于室內(nèi)發(fā)熱量大的公共建筑，通風(fēng)不好，不利于過渡季或夏季夜間散熱，會延長空調(diào)時(shí)間。再者，要合理設(shè)計(jì)遮陽百葉。如果空氣間層不設(shè)計(jì)遮陽百葉，整體遮陽系數(shù)的改善不足10％，但是卻浪費(fèi)、占用了更多的空間面積。對于外循環(huán)體系，為獲得較好的自然通風(fēng)效果，其夾層的寬度一般不小于400mm。有時(shí)為了減少幕墻結(jié)構(gòu)對建筑面積的占用而縮小兩層幕墻之間的間距，要采用機(jī)械對夾層進(jìn)行輔助通風(fēng)，這時(shí)夾層間距一般不小于100mm。對于內(nèi)循環(huán)體系，如何在不同工況下合理設(shè)計(jì)空腔機(jī)械通風(fēng)量，提高通風(fēng)啟動溫度，合理設(shè)計(jì)控制策略來節(jié)省能耗非常重要。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，遮陽百葉位置在夾層中間偏外10％～20％的寬度位置，有可能獲得最佳的隔熱和通風(fēng)效果。
2 新型材料在大型公共建筑玻璃幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
2.1 熱反射鍍膜玻璃
熱反射鍍膜玻璃又稱陽光控制鍍膜玻璃，是指具有反射太陽能作用的鍍膜玻璃。其最大特點(diǎn)是利用鍍膜能透過可見光，而把起加熱作用的遠(yuǎn)紅外光反射到室外，同時(shí)玻璃材料吸收的太陽熱能被鍍膜所隔離，使熱主要散發(fā)到室外一側(cè)，盡可能地減少太陽的熱作用。其對太陽光的反射率可達(dá)20%—40%，具有較好的遮光性。此種玻璃可使室內(nèi)熱環(huán)境得到控制，同時(shí)減少眩光和色散，使室內(nèi)光線柔和、舒適，從而降低室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷和減少設(shè)備投資，達(dá)到節(jié)約空調(diào)能耗的目的。
2.2 低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃
低輻射玻璃、多功能鍍膜玻璃又稱保溫鍍膜玻璃，這類材料的特性是對可見光高通透，對紅外線輻射高反射，特別是對遠(yuǎn)紅外輻射有極高的反射率，可讓80％的可見光進(jìn)入室內(nèi)，同時(shí)又能將90％以上的室內(nèi)物體所輻射的長波保留在室內(nèi)，透明性很好。低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃大大提高了能量的利用率，在寒冷地區(qū)能有選擇地傳輸太陽能量，同時(shí)把大部分的熱輻射反射進(jìn)室內(nèi)，在采暖建筑中起到非常好的保溫和節(jié)能的作用。低輻射玻璃和多功能鍍膜玻璃一般用于制造中空玻璃，不單片使用。與其他玻璃配成中空玻璃，傳熱系數(shù)會非常低，低輻射玻璃與多功能鍍膜玻璃相比，在熱傳輸控制方面作用相同，但在減少熱量進(jìn)入方面多功能鍍膜玻璃的性能更為優(yōu)越。
3 結(jié)語
總之，采用玻璃幕墻是現(xiàn)代建筑的一種潮流，玻璃幕墻和窗戶的能耗約占建筑總能耗的50%，要達(dá)到超低能耗的目的，玻璃幕墻和窗戶采用高性能的節(jié)能玻璃是一個重要的方面。玻璃幕墻只要合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用合適的玻璃，采用合理的構(gòu)造，也是可以達(dá)到節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的要求的。雙層玻璃幕墻節(jié)能環(huán)保、舒適性能好，適合應(yīng)用于冷、熱負(fù)荷相當(dāng)?shù)墓步ㄖ?，雙層玻璃幕墻與同類建筑的標(biāo)準(zhǔn)能耗相比，具有明顯的節(jié)能效果。
