玻璃幕墻是現(xiàn)代化建筑的主要外圍護(hù)結(jié)構(gòu)之一，其設(shè)計(jì)不僅要滿(mǎn)足建筑美學(xué)和建筑功能的要求，而且要更多地考慮熱工設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)當(dāng)前國(guó)際上流行的建筑設(shè)計(jì)三大原則：“開(kāi)放與交流 舒適與自然、環(huán)保與節(jié)能”。玻璃幕墻建筑自20世紀(jì)50年代從西方國(guó)家興起，因其具有豐富多彩的外裝飾效果，在全球發(fā)展很快，我國(guó)幕墻建筑從1983年起步，9o年代中期形成高潮。隨著玻璃幕墻技術(shù)的發(fā)展，玻璃幕墻以其獨(dú)特的通透性、藝術(shù)性受到了更多人的青睞，中國(guó)各大城市的標(biāo)志性建筑幾乎都有玻璃幕墻。當(dāng)然，玻璃幕墻在引入初期由于一些技術(shù)的原因，致使最早的玻璃幕墻建筑存在一些隱患，但是隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷發(fā)展，很多問(wèn)題都已經(jīng)得到解決或是正在改進(jìn)當(dāng)中?，F(xiàn)階段，大多數(shù)提高玻璃幕墻節(jié)能保溫性能的工程主要措施是采用鍍膜玻璃、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(kāi)啟窗扇面積、提高其密封性等?？傊?，尚停留在消極設(shè)防的設(shè)計(jì)思想階段。玻璃幕墻的設(shè)計(jì)，應(yīng)該追求設(shè)計(jì)功能的主動(dòng)性和積極性，變被動(dòng)設(shè)防為主動(dòng)利用能源的設(shè)計(jì)思想，為了減少冬季采暖供熱的熱損失和能源消耗，為了減少夏季空調(diào)制冷的熱襲人和能源消耗，玻璃幕墻熱工設(shè)計(jì)的發(fā)展趨向是：對(duì)于以采暖供熱為主的幕墻追求達(dá)到溫室效應(yīng)，對(duì)于以空調(diào)制冷為主的幕墻追求達(dá)到冷房效果，無(wú)論何種幕墻都將追求合理利用太陽(yáng)能。動(dòng)態(tài)幕墻(也稱(chēng)熱通道幕墻、雙層通風(fēng)幕墻)是一種很好的發(fā)展方向，由光電板系統(tǒng)和幕墻系統(tǒng)組成的光電幕墻也是主動(dòng)利用太陽(yáng)能的一個(gè)應(yīng)用發(fā)展方向，綜合運(yùn)用光能、熱能、電能的智能玻璃幕墻是最理想的發(fā)展方向。進(jìn)行幕墻熱工設(shè)計(jì)時(shí)，必須對(duì)其復(fù)雜的傳熱過(guò)程和傳熱方式進(jìn)行分析和研究。玻璃幕墻的傳熱過(guò)程大致有三種途徑：一是玻璃和鋁合金(不銹鋼)金屬框格的傳熱：通過(guò)單層玻璃的熱流傳熱，通過(guò)金屬框格傳熱，通過(guò)玻璃的鍍膜層減少輻射換熱；二是幕墻內(nèi)表面與室內(nèi)空氣和室內(nèi)環(huán)境問(wèn)的換熱：內(nèi)表面與室內(nèi)空氣間的對(duì)流換熱，內(nèi)表面與室內(nèi)環(huán)境問(wèn)的輻射換熱；三是玻璃幕墻外表面與周?chē)諝夂屯饨绛h(huán)境間的換熱：外表面與周?chē)諝忾g的對(duì)流換熱，外表面與外界環(huán)境間的輻射換熱，外表面與空間的各種長(zhǎng)波(如電磁波、紅外線等產(chǎn)生的長(zhǎng)度)輻射換熱；四是普通玻璃幕墻采用單層玻璃和鋁合金型材的梁柱結(jié)構(gòu)，而節(jié)能玻璃幕墻則應(yīng)從上述三種途徑加以考慮：第一種途徑熱傳導(dǎo))對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)影響最大，針對(duì)玻璃的導(dǎo)熱性能，設(shè)計(jì)時(shí)采用中空玻璃；針對(duì)鋁框的導(dǎo)熱性能，設(shè)計(jì)時(shí)采用尼龍66等結(jié)構(gòu)塑料，形成“斷橋”，可增大熱阻，減少熱傳導(dǎo)，從而設(shè)計(jì)隔熱幕墻。在此基礎(chǔ)上，再考慮第二種途徑熱對(duì)流)和第三種途徑(熱輻射)，在構(gòu)造上采用雙層—e玻璃，上下端對(duì)流開(kāi)口，從而設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)幕墻。隔熱幕墻的節(jié)能原理是采用中空玻璃和隔熱斷橋鋁型材來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的。隔熱斷橋鋁型材的隔熱原理是基于產(chǎn)生一個(gè)連續(xù)的隔熱區(qū)域，利用隔熱條將鋁合金型材分隔成兩個(gè)部分。隔熱條“冷橋”選用材料為聚酰胺尼龍66，其導(dǎo)熱系數(shù)為0．3w／(rn2k)，遠(yuǎn)小于鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)2low，而力學(xué)性能指標(biāo)與鋁合金相當(dāng)。20世紀(jì)7o年代末，隔熱斷橋鋁型材在國(guó)外問(wèn)世，主要用于高寒地區(qū)的鋁合金門(mén)窗，到2o世紀(jì)8o年代末開(kāi)始用于高寒地區(qū)的有框玻璃幕墻。我國(guó)目前在保溫隔熱性能要求很高的建筑中，也開(kāi)始把它用于明框隔熱玻璃幕墻、隱框隔熱玻璃幕墻及點(diǎn)支式隔熱玻璃幕墻。此外，在隔熱幕墻中，更重要的是要注意中空玻璃的應(yīng)用與設(shè)計(jì)(因?yàn)樵谀粔χ?，玻璃所占的面積比鋁合金框要大的多)。如果采用1o+12a+1o中空玻璃，那么其傳熱系數(shù)k達(dá)3．0w／(rn2k)左右，傳熱系數(shù)比單層玻璃低了近／2，可以大大地降低能耗，因此，在保溫性能要求比較高的情況下，應(yīng)采用中空玻璃，如果中空玻璃內(nèi)充人惰性氣體，其k值還以可降至1．3w／(rn2k)。鋁型材節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的總體思路是：在鋁合金型材截面不變的情況下，通過(guò)改變隔熱條和膠條的尺寸，分別裝配不同厚度的中空玻璃，從而達(dá)到不同的隔熱設(shè)計(jì)要求，以供不同地區(qū)、不同類(lèi)型的建筑、不同要求的業(yè)主選擇。采用隔熱幕墻能起到很好的節(jié)能和降噪效果。與普通的單層玻璃相比，節(jié)省能耗約25％ ～50％，降噪約達(dá)30db 40db。動(dòng)態(tài)幕墻的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：動(dòng)態(tài)幕墻是一種新型的節(jié)能幕墻，是幕墻技術(shù)的新發(fā)展。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，可以分為“封閉式內(nèi)循環(huán)體系”和自然通風(fēng)的“敞開(kāi)式外循環(huán)體系”兩種類(lèi)型。前者需要通過(guò)電機(jī)強(qiáng)制抽風(fēng)，因而總體節(jié)能水平不高；后者通過(guò)自然通風(fēng)，所以節(jié)能效果更為明顯。自然通風(fēng)式動(dòng)態(tài)幕墻的構(gòu)造，其外層由單層玻璃及非絕熱桿件組成的敞開(kāi)結(jié)構(gòu)玻璃幕墻，內(nèi)層由絕熱桿件和中空玻璃組成的推拉門(mén)(或推拉窗)幕墻體系。兩層幕墻之間的熱通道一般裝有可自動(dòng)調(diào)控的百葉。在熱通道的上下兩端裝有排風(fēng)和進(jìn)風(fēng)裝置。其運(yùn)行原理可以按照不同的季節(jié)說(shuō)明。夏天：內(nèi)外兩層幕墻中間熱通道的溫度很高時(shí)，可打開(kāi)熱通道上下兩端的排氣口裝置，在熱通道內(nèi)由于熱煙囪效應(yīng)產(chǎn)生自下而上的氣流運(yùn)動(dòng)，帶走了通道內(nèi)的熱量，這樣可以降低內(nèi)側(cè)幕墻的外表面溫度，減少空調(diào)制冷的負(fù)荷，節(jié)約能源，降低能耗。通過(guò)對(duì)通道上下兩端排氣、進(jìn)氣裝置的凋控，在通道內(nèi)形成負(fù)壓，利用內(nèi)側(cè)幕墻兩邊的壓差和開(kāi)啟扇，可以隨時(shí)向室內(nèi)輸人新鮮空氣。冬天：通道上下兩端的排氣口裝置關(guān)閉，內(nèi)外兩層玻璃幕墻問(wèn)的熱通道由于陽(yáng)光的照射，溫度升高，像一個(gè)溫室，這樣等于提高了內(nèi)側(cè)幕墻外表面的溫度，減少了建筑物采暖的運(yùn)行費(fèi)用。春、秋兩季溫度適中之時(shí)，不存在采暖和制冷，可以打開(kāi)推拉門(mén)和室外自然氣溫交流而達(dá)到平衡。對(duì)于玻璃幕墻建筑而言，以上幾種節(jié)能技術(shù)在國(guó)外世紀(jì)7o年代后期開(kāi)始應(yīng)用，至今已累積了較豐富的成功經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)不同的地理位置，氣候條件，使用不同的玻璃，采取不同的節(jié)能措施，所得到的節(jié)能效果不同。我國(guó)的玻璃幕墻建筑的發(fā)展較國(guó)外遲，而建筑節(jié)能工作開(kāi)始于2o世紀(jì)8o年代初期，對(duì)玻璃幕墻建筑新的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)也是年制定實(shí)施的，因此借鑒國(guó)外的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)很有必要。任何事物從產(chǎn)生到成熟都需要一個(gè)過(guò)程，經(jīng)過(guò)了二十多年發(fā)展的玻璃幕墻也是如此，現(xiàn)在玻璃幕墻工程與十年前、二十年前相比不可同日而語(yǔ)，今天的工程更具科學(xué)性，安全性能更高，許多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)出臺(tái)也使玻璃幕墻行業(yè)更加成熟、規(guī)范?，F(xiàn)代玻璃幕墻的大量發(fā)展，恰恰表明其確實(shí)能夠滿(mǎn)足城市發(fā)展的某種需求，甚至可以說(shuō)，開(kāi)放透明的玻璃幕墻是為城市而生。