簡介：提出了玻璃幕牆建築節能的設計原則,分析了鋁型材的熱工設計,對單層玻璃與中空玻璃的傳熱系數進行了比較,並對幕牆建築節能進行了經濟評價,指出:幕牆的建築節能設計十分重要;在幕牆使用期內,用於節能的投資完全可以收回,且可創造良好的經濟效益和社會效益;採用斷熱幕牆的結構形式是幕牆建築節能的最有效途徑。
關鍵字：玻璃幕牆建築，建築節能，斷熱幕牆，經濟評價
玻璃幕牆（以下簡稱「幕牆」）是現代化建築的主要外圍護結構之一,其節能已成為我國建築節能的重要一環。本文就幕牆的節能進行技術分析、計算,對節能效果進行經濟評價。
１ 幕牆建築節能的設計原則
我國幅員遼闊,當北方還是冰天雪地的時候,南方已是春暖花開的季節。本文提出下列措施,作為幕牆建築節能的設計原則:（１）嚴寒地區、寒冷地區和溫和地區的幕牆,要進行冬季的保溫設計,夏熱冬冷地區和夏熱冬暖地區的幕牆,要進行夏季的隔熱設計。
（２）我國目前尚沒有專門的幕牆熱工設計標準或規範,幕牆熱工設計依據國家現行的外牆和窗戶熱工設計的有關標準、規範和參考國外的有關熱工設計規程。（３）進行幕牆熱工設計時,必須對其複雜的傳熱過程和傳熱方式進行分析和研究。幕牆的傳熱過程大致有３種途徑:
①幕牆外表面與周圍空氣和外界環境間的換熱:外表面與周圍空氣間的對流換熱,外表面與外界環境間的輻射換熱,外表面與空間的各種長波（如電磁波、紅外線等產生的長波）輻射換熱;②幕牆內表面與室內空氣和室內環境間的換熱:內表面與室內空氣間的對流換熱,內表面與室內環境間的輻射換熱;③幕牆和金屬框格的傳熱:
通過單層玻璃的熱流傳熱,通過金屬框格傳熱,通過玻璃的鍍膜層減少輻射換熱。（４）幕牆的傳熱系數由建築物的外形和所處地區的氣候條件、型材的傳熱系數和玻璃的傳熱系數等綜合確定。
２鋁型材的熱工設計
型材是幕牆的主要受力構件。目前,幕牆絕大部分採用鋁型材和彩板型材。本文以鋁型材為例進行熱工分析和計算。
２．１鋁型材的熱絕緣係數計算
根據《民用建築熱工設計規範》（以下簡稱《熱工規範》）規定,鋁型材的熱絕緣係數ｒ為:ｒ＝δ／λ式中:ｒ-材料層的熱絕緣係數材料層的厚度（ｍ）;λ-材料的導熱係數〔取設一根矩形實心鋁型材,厚度為１００ｍｍ,其熱絕緣係數ｒ為上述計算結果沒有考慮實際工程中所採用的是空心鋁型材。
而厚度為１００ｍｍ厚的矩形空心鋁型材,兩邊的壁厚一般分別為１２ｍｍ,空心鋁型材實際可導熱的厚度僅為兩邊的壁厚部分（共２４ｍｍ）。實心鋁型材與空心鋁型材的熱絕緣係數比例為１００∶２４,空心鋁型材的熱絕緣係數ｒ為
２．２鋁型材的傳熱熱絕緣係數計算
根據《熱工規範》,鋁型材的傳熱熱絕緣係數ｒ０為式中:ｒｉ-鋁型材內表面換熱熱絕緣係數（取下同）;ｒｅ-鋁型材外表面換熱熱絕緣係數（取下同）;ｒ-鋁型材熱絕緣係數（取
２．３鋁型材的傳熱系數計算
根據《熱工規範》,鋁型材的傳熱系數ｋ０為:
式中:ｒ０-鋁型材的傳熱熱絕緣係數,取
上式得出的計算結果是無斷熱鋁型材的基本傳熱系數,這與《熱工規範》表４．４．１中單層窗戶的傳熱系數基本相同。
２．４斷熱鋁型材的基本設計要求
斷熱鋁型材亦稱隔熱鋁型材或絕熱鋁型材,由鋁與塑料（或其它隔熱材料）復合而成,其中間塑料隔熱層主要生產工藝有嵌入式、擠壓式和填充式等。
（１） 斷熱鋁型材的傳熱過程十分複雜,傳熱系數很難計算,一般只有通過檢測獲得資料。參照ｄｉｎ４１０８《高層建築的隔熱下稱「ｄｉｎ４１０８規程」）規定,斷熱鋁型材的基本傳熱系數ｋ０不大於
（２） 斷熱鋁型材的中間塑料層的最小厚度,按ｄｉｎ４１０８規程規定,最小應為７ｍｍ。
（３） 斷熱鋁型材的中間塑料層的設計,必須滿足型材的整體強度和剛度的要求。
３ 幕牆玻璃傳熱系數的比較
嚴寒地區和寒冷地區的冬季,由於單層玻璃幕牆（下稱「單玻幕牆」）的傳熱系數較大,導致室溫降低,並且很容易在幕牆的內表面形成蒸氣水珠和產生結冰現象。為了有效地改善上述地區幕牆的傳熱系數,採用斷熱鋁中空玻璃幕牆（下稱「斷熱幕牆」）是重要的措施之一。ｄｉｎ４１０８規程規定,斷熱幕牆的傳熱系數ｋ０不大於玻璃的傳熱系數依據《熱工規範》計算。
３．１單層玻璃（８ｍｍ）的傳熱系數計算
（１） 單層玻璃的熱絕緣係數
（２） 單層玻璃的傳熱熱絕緣係數
（３） 單層玻璃的傳熱系數ｋ０為
３．２中空玻璃（８+１０+６）的傳熱系數計算
（１） 中空玻璃的熱絕緣係數ｒ為式中:ｒ１-外層玻璃熱絕緣係數（取內層玻璃熱絕緣係數（取冬季一般空氣層熱絕緣係數（取
（２） 中空玻璃的傳熱熱絕緣係數ｒ０為中空玻璃的傳熱系數ｋ０為
３．３單層玻璃與中空玻璃傳熱系數的比較
以上計算表明:單層玻璃的傳熱系數比中空玻璃的傳熱系數大４８%,說明中空玻璃的節能效果遠遠大於單層玻璃。
４ 幕牆建築節能的經濟評價
在我國,人們十分重視建築成本的控制,而容易忽略通過適當地增加建築成本而產生的建築節能效果所帶來的經濟效益和社會效益。下面,我們通過計算和分析,對幕牆的建築節能效果作出綜合評價。
（１） 設位於北京市區的一幢商業建築,幕牆面積為１００００ｍ２,建築的層高均小於４ｍ,北京市每年的採暖天數為１２９ｄ,考慮每天實際採暖１０ｈ。分別按使用單玻幕牆和斷熱幕牆這２種方案計算其耗熱量。根據《採暖通風與空氣調節設計規範以下簡稱《暖通規範》）的規定,幕牆的基本耗熱量為式中:
ｑ-幕牆的基本耗熱量（ｗ）;α-幕牆的溫差修正係數,取１．０;ｆ-幕牆面積,為幕牆的傳熱系數,單玻幕牆取斷熱幕牆取冬季室內計算溫度,取１９℃;ｔｗｎ-採暖室外計算溫度,取-９℃。為簡便計算,上式中設定:①幕牆的結構型別為ⅰ型;②採暖室外計算溫度取採暖室外計算（幹球）溫度值;③未考慮通過幕牆的開窗、孔洞或屋頂、地面侵入室內的冷空氣的耗熱量;④未考慮通過幕牆縫隙滲入室內的冷空氣的耗熱量;⑤未考慮建築的朝向;⑥ｑ僅為理論計算值。
單玻幕牆的基本耗熱量斷熱幕牆的基本耗熱量
（２） 單玻幕牆比斷熱幕牆每年採暖多消耗的熱量（熱能）轉換為電能
(３)斷熱幕牆與單玻幕牆建築節能效果的經濟比較
設單玻幕牆的單位造價為１３００元／ｍ２,斷熱幕牆的單位造價為１８００元／ｍ２,則初始投資增加５００萬元。北京市的電價（假定１０年內不變）為０．７０元／（ｋｗ·ｈ）,功率因素為０．９,單玻幕牆比斷熱幕牆每年採暖多支出的電費８２萬元設人民幣的年利率為５%（假定１０年內不變）,單玻幕牆與斷熱幕牆建築節能的經濟效益比較見表１。由表１比較得知,斷熱幕牆到第７年即可收回全部所增加的建築成本,到第１０年,斷熱幕牆建築節能所產生的經濟效益要比單玻幕牆多２５６萬元。
這說明,斷熱幕牆的建築節能所產生的經濟效益是十分明顯的。
５結論（１） 幕牆是我國近２０年來發展起來的集新技術、新材料和新結構為一體的新型建築材料,我國每年有數百萬平方公尺的幕牆投入使用,並以１０%的速度繼續增長。因此,幕牆的建築節能設計十分重要。
（２） 根據本文的技術分析、計算以及建築節能經濟效益的評價,幕牆的建築節能工作對建築投資者、對社會都是十分有利的,用於建築節能的投資完全可以收回,並能在幕牆的使用期內給投資者創造良好的經濟效益和社會效益。
（３） 採用斷熱幕牆的結構形式是幕牆建築節能的最有效的途徑。
建築節能對玻璃幕牆提新要求
玻璃與鋁型材副框間結構性粘結必須採用中性矽酮結構密封膠，這種結構膠效能穩定 使用溫度為 48 88 耐熱性達150 冷變形不明顯 粘結力強。但全玻幕牆和點支承幕牆採用鍍膜玻璃時，不應採用酸性矽酮結構密封膠粘結 鍍膜層所含的金屬元素與酸性膠反應將致使粘結破壞 耐候密封膠應採用矽酮建築密封膠。矽酮密封膠...
玻璃幕牆安裝技術報告
綜合辦公樓工程 玻璃幕牆設計採用半隱框玻璃幕牆，總平公尺為9780平公尺。現介紹在施工過程中安裝採用的程式方法。本技術適用於一般民用建築半隱框玻璃幕牆安裝工程 即主要承重骨架為垂直向的主龍骨和水平向的次龍骨，中間嵌入玻璃幕的構造形式 一 作業條件 1 混凝土主體結構已完工並辦完質量驗收手續。2 預先...
玻璃幕牆技術規範
單元式玻璃幕牆 將面板和金屬框架 衡量 立柱 在工廠組裝為幕牆單元，以幕牆單元形式在現場完成安裝施工的框支撐玻璃幕牆。構件式玻璃幕牆 在現場一次安裝立柱 橫樑和玻璃面板的框支撐玻璃幕牆。矽酮結構密封膠 矽酮結構膠 幕牆中用於板材與金屬框架 板材與板材 板材與玻璃肋之間的結構用矽酮粘接材料。矽酮建築密...