前言
建筑幕墻（curtain wall for building）是由面板與支承結(jié)構(gòu)體系組成的，可相對(duì)主體結(jié)構(gòu)有一定位移能力或自身有一定變形能力，不承擔(dān)主體結(jié)構(gòu)所受作用的建筑外圍護(hù)墻，幕墻分為玻璃幕墻、石材幕墻、金屬幕墻等。幕墻可以減少傳統(tǒng)混凝土外墻大量的鋼筋和混凝土的使用量，對(duì)于減少高耗能建材使用所達(dá)到的節(jié)約能源、節(jié)約資源有很大的幫助。但幕墻作為建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其保溫、隔熱性能均遠(yuǎn)不及傳統(tǒng)墻體，是傳統(tǒng)墻體熱損失的5～6倍，幕墻的能耗約占整個(gè)建筑能耗的40％左右。以下對(duì)幕墻保溫隔熱性能及做法進(jìn)行探討。
一、各種幕墻保溫隔熱性能的比較
幕墻作為建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)不但要滿足人們采光、日照、通風(fēng)、視野等基本要求，還要具有優(yōu)良的保溫、隔熱、隔聲性能，才能為人們提供舒適、寧?kù)o的室內(nèi)環(huán)境，才能滿足人們節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、改善熱舒適條件、提高生活水平和實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的要求。
1、不同做法玻璃幕墻保溫隔熱性能的比較
玻璃幕墻保溫隔熱性能比較差，通風(fēng)效果不太好，直接影響到建筑物的設(shè)備配置及能源消耗，有悖于我國(guó)的國(guó)情。建筑師和采暖空調(diào)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，要考慮玻璃幕墻使用的適應(yīng)性和最大限度地減少能耗，幕墻的保溫性能系指建筑幕墻室內(nèi)外兩側(cè)存在空氣溫差的條件下，幕墻阻抗從高溫—側(cè)向低溫—側(cè)傳熱的能力(不包括從縫隙中滲透空氣的傳熱)，幕墻的保溫性能用傳熱系數(shù)k來(lái)表示。
傳熱系數(shù)k的物理意義為：在穩(wěn)定傳熱條件下，幕墻室內(nèi)外兩側(cè)的空氣溫度差為1k，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的傳熱量，以w／m2.k計(jì)。
表1建筑幕墻保溫性能分級(jí)值
分級(jí)指示    一    二    三    四
傳熱系數(shù)k    k≤0.7    0.7＜k≤1.25    1.25＜k≤2.0    2.0＜k ≤3.3
1.1玻璃的選用對(duì)玻璃幕墻的保溫隔熱性能影響最大
對(duì)于玻璃幕墻而言，由于玻璃的面積占外立面的85％以上，參加熱交換的面積很大，能耗相對(duì)也多，其玻璃材料是節(jié)省能源的關(guān)鍵。
表2不同玻璃的傳熱特性及參數(shù)
玻璃名稱(chēng)    玻璃種類(lèi)、結(jié)構(gòu)    透光率    遮陽(yáng)系數(shù)sc    傳熱系數(shù)u夏    傳熱系數(shù)u冬
單片白玻    6c    89％    0.99    5.74    6.17
白玻中空    6c+12a+6c    81％    0.87    3.09    2.75
單片熱反射鍍膜    6cts140    40％    0.55    5.72    5.66
熱反射鍍膜中空    6cts140+12a+6c    37％    0.44    3.04    2.58
low-e中空玻璃    6ceb12+12a+6c    39％    0.31    1.70    1.66
說(shuō)明：白玻璃指普通透明玻璃，6c表示6mm透明玻璃，cts140是熱反射鍍膜玻璃型號(hào)，ceb12是low-e玻璃型號(hào)。u是ashera標(biāo)準(zhǔn)條件下的傳熱系數(shù)，傳熱系數(shù)單位是w／m3℃。
1.2鋁型材的選用對(duì)玻璃幕墻的保溫隔熱性能的影響不可忽視
傳統(tǒng)明框幕墻做法： 玻璃板塊分格的縫隙對(duì)玻璃幕墻的保溫隔熱性能有很大影響，特別是明框幕墻。傳統(tǒng)明框幕墻室內(nèi)外鋁型材之間沒(méi)有其它隔熱材料間隔，而隔熱斷橋鋁型材在室內(nèi)外鋁型材之間有—道隔熱保溫性能非常好的隔熱體。隱框幕墻對(duì)鋁型材沒(méi)有嚴(yán)格的保溫隔熱要求。
1.3密封方式對(duì)玻璃幕墻的保溫隔熱性能有很大影響
幕墻板塊分格縫隙有兩種方法密封：一種是采用耐侯密封膠，另一種是采用膠條。由于用耐侯密封膠現(xiàn)場(chǎng)濕密封可以有效的保證幕墻的氣密性，減少了室內(nèi)外空氣的流動(dòng)量，因此就可以有效的保證幕墻的保溫隔熱性能。
1.4先進(jìn)的幕墻體系對(duì)玻璃幕墻的保溫隔熱性能有質(zhì)的改變
雙層幕墻是當(dāng)今歐美十分流行的—種概念幕墻，它的工作原理如下：
冬天，關(guān)閉進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口，內(nèi)外兩層幕墻中間的空氣由于陽(yáng)光的照射而溫度升高，像—個(gè)溫室，提高了內(nèi)層幕墻的外表面溫度，減少了室內(nèi)熱量的散失，從而降低建筑物采暖的運(yùn)行費(fèi)用。
夏天，打開(kāi)上下進(jìn)排風(fēng)口，由于煙囪效應(yīng)，產(chǎn)生氣流，在通道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的氣流帶走了通道內(nèi)的熱量，降低了內(nèi)層幕墻的表面溫度，減少了空調(diào)負(fù)荷。
從技術(shù)資料來(lái)看，雙層幕墻與傳統(tǒng)幕墻比較：采暖時(shí)可以節(jié)省能源約40％～50％，制冷時(shí)可以節(jié)約能源約40％～60％。
2不同做法的鋁板幕墻、石材幕墻保溫性能比較
2．1石材的選用對(duì)石材幕墻的保溫隔熱性能影響較大
用于石材幕墻外墻材料通常有兩種：天然花崗巖石板、鋁蜂窩花崗巖石板。這兩種材料的保溫隔熱性能依次為：鋁蜂窩花崗巖石板>天然花崗巖石板。
2.2鋁板的選用對(duì)鋁板幕墻的保溫隔熱性能影響較大
用于鋁板幕墻外墻材料通常有三種：鋁單板、鋁蜂窩鋁板和鋁塑復(fù)合板。這三種材料的保溫隔熱性能依次為：鋁蜂窩鋁板>鋁塑復(fù)合板>鋁單板。
2.3保溫材料的不同對(duì)鋁板、石材幕墻的保溫隔熱性能影響最大
目前，幕墻行業(yè)常用的保溫隔熱材料有以下幾種：保溫巖棉、聚氨酯、纖維板、擠塑泡沫保溫隔熱材料等，其中擠塑泡沫保溫隔熱材料性能最佳，它的導(dǎo)熱系數(shù)僅為0.0289w／m2.k。
2.4密封方式對(duì)鋁板、石材幕墻的保溫隔熱性能有很大影響
幕墻板塊分格縫隙有兩種方法密封：一是采用耐侯密封膠，另外是采用膠條。由于用耐侯密封膠現(xiàn)場(chǎng)濕密封可以有效的保證幕墻的氣密性，減少了室內(nèi)外空氣的流動(dòng)量，這樣就可以有效的保證幕墻的保溫隔熱性能。
幕墻的保溫性能應(yīng)通過(guò)控制總熱阻值和選取相應(yīng)的材料來(lái)解決。為了減少熱損失，可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行改善：第一是改善采光窗玻璃的保溫隔熱性能，盡量選用中空玻璃，并減少開(kāi)啟扇。
 
如果采用普通透明玻璃，它的熱傳系數(shù)高，且對(duì)太陽(yáng)輻射和遠(yuǎn)紅外熱輻射沒(méi)有能力限制，因此其面積越大夏季進(jìn)入室內(nèi)的熱量越多，冬季室內(nèi)散失的熱量也越多。不同的玻璃其性能差別也不同，一個(gè)玻璃品種不能適用于所有氣候環(huán)境和使用朝向。為阻隔太陽(yáng)輻射熱， 對(duì)玻璃也要進(jìn)行處理。如在玻璃原片中添加一些元素可以成為吸熱玻璃，在玻璃的一個(gè)面鍍膜可成為熱輻射玻璃，low—e玻璃及solar—e玻璃等。例如吸熱玻璃吸收的熱量越多，阻隔熱的效果就越好。但吸熱和透光是矛盾的，所以，吸熱玻璃的隔熱也受到一定的影響，況且吸熱玻璃吸收的一部分熱量仍會(huì) 有相當(dāng)多的傳人室內(nèi)。熱反射玻璃在反射紅外線的同時(shí)，對(duì)可見(jiàn)光的透射也有一些減弱和反射，使采光率降低，反射光會(huì)造成眩光污染。由于熱反射玻璃反射太陽(yáng)能，因而不適應(yīng)于北方寒冷地區(qū)。低輻射鍍膜玻璃是上世紀(jì)90年代開(kāi)發(fā)應(yīng)用的玻璃新品種， 其輻射率一般為0．1左右，最低可以降至0．05，是普 通玻璃輻射率的1／10左右，提高了節(jié)能效果。而遮陽(yáng)型low—e玻璃采用獨(dú)特的熱噴射鍍膜技術(shù)制成，除本身具有低輻射性能外，還具有控制陽(yáng)光的能力。
在一般情況下，單片吸熱玻璃或熱輻射玻璃，low—e玻璃和solar—e玻璃能取得一定的節(jié)能作用，但其效果很有限，在玻璃面積太大時(shí)仍不能滿足需要，采用這些玻璃組成的中空玻璃是較好的選擇。對(duì)于中空玻璃的外片玻璃，一般采用吸熱玻璃，熱反射玻璃，吸熱low—e玻璃。內(nèi)片采用透明玻璃或 low—e玻璃。通過(guò)這樣處理，外片玻璃吸收大部分太陽(yáng)輻射熱，空氣層將外片玻璃的熱輻射阻擋在外不對(duì)室內(nèi)二次傳熱。中空玻璃的使用不僅能降低太陽(yáng)輻射，也可有效阻止溫差傳熱。；第二是對(duì)非采光部分采用隔熱效果好的材料作后襯墻，如浮石、 輕質(zhì)砼或設(shè)置保溫芯材；第三是密閉處理和減少透風(fēng)部位。
二、一種新型幕墻：整體節(jié)能幕墻裝飾板
xry節(jié)能幕墻裝飾板，是先進(jìn)的復(fù)合技術(shù)將不同材料的優(yōu)點(diǎn)集成的結(jié)果。獨(dú)特的構(gòu)造設(shè)計(jì)、粘接方法及與墻體的連接方式，使其有很高的抗沖擊強(qiáng)度、抗剪協(xié)性能，具有保溫與裝飾雙重性能，節(jié)材節(jié)能；同時(shí)，與墻體連接牢固且施工更簡(jiǎn)捷，提高了安全系數(shù)和使用年限。采用本技術(shù)完全能滿足規(guī)范對(duì)外墻保溫節(jié)能的要求，具有制作及安裝綜合成本低、使用安全性好、壽命長(zhǎng)、外觀效果好等優(yōu)點(diǎn)，適用于高層或多層高、中高檔建筑的外墻外裝飾及外保溫。xry幕墻節(jié)能裝飾板是由絕熱用擠塑聚苯乙稀泡沫塑料(xps)為芯材，面材有各種石材(板厚5～l0mm)、纖陶板(板厚4mm)、鋁板(板厚1.2mm，漆膜厚25 m)、鋁塑板(板厚4mm，面鋁0.21mm，底鋁0.21mm，漆膜厚25 m)以及表面噴氟碳金屬漆的其它面材；背面材料有各類(lèi)金屬板、硅鈣板或用特制的玻璃纖維水泥砂漿抹面等復(fù)合而成。該成果主要應(yīng)用于外墻外保溫裝飾，是集保溫與裝飾為—體的新型幕墻產(chǎn)品。它采用工廠化生產(chǎn)、工地現(xiàn)場(chǎng)安裝，徹底改變了目前外墻外保溫的傳統(tǒng)做法，同時(shí)能很好克服目前傳統(tǒng)外墻外保溫做法時(shí)容易出現(xiàn)的外墻開(kāi)裂、脫落和滲水等現(xiàn)象。它施工工期短，綜合成本低，裝飾保溫效果好，且自重輕。
“xry鋁板、鋁塑節(jié)能裝飾板”利用了傳統(tǒng)幕墻材料及安裝構(gòu)造體系的成熟技術(shù)，創(chuàng)造性的將先進(jìn)的斷橋隔熱和保溫技術(shù)及材料，科學(xué)地應(yīng)用于板材的構(gòu)造之中，徹底解決了傳統(tǒng)幕墻“美觀不保溫”的現(xiàn)象和傳統(tǒng)保溫的“保溫層與面層的應(yīng)力差”問(wèn)題。板材從外到里依次為： 0.3mm鋁層+3.4mm塑料層+0.3mm鋁層+50mmxps擠塑板層+4mm高硅鈣板底層，與四周斷橋隔熱框料復(fù)合而成。根據(jù)建筑的節(jié)能要求，芯材可采用不同厚度的xps板，完全能保證墻體的保溫要求。
“xry節(jié)能鋁板裝飾板”由于三層復(fù)合，不但具備優(yōu)良的保溫功能(kc≤ 0.42)還使板材剛度大大提高，塊面能大能小，成熟的氟碳漆保證板材有優(yōu)良的耐久性和美觀的效果，而且自重又輕于傳統(tǒng)幕墻。
結(jié)束語(yǔ)
幕墻的保溫節(jié)能是幕墻設(shè)計(jì)及應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)，筆者認(rèn)為：玻璃、金屬、石材等傳統(tǒng)幕墻的發(fā)展已開(kāi)始過(guò)渡到整體節(jié)能幕墻板，整體節(jié)能幕墻板不久將取代傳統(tǒng)的保溫隔熱組合，更好的為工程質(zhì)量服務(wù)。