建筑幕墙的保温节能设计及应用探讨

关键词：幕墙；节能设计；保温性能；新型幕墙 

abstract: the construction curtain wall is the product of development of modern construction technology, combining building technology, architecture, as one of the peripheral protect structure, make more fashionable and artistic building, has become a city building into one of the important signs of modernization. in this paper, the architecture of the commonly used various curtain wall thermal insulation performance of the comparison and analysis, for reference for the same. 

keywords: curtain wall; energy saving design; insulation performance; new curtain wall 

 

中图分类号：te08 文献标识码：a文章编号： 

前言 

建筑幕墙（curtain wall for building）是由面板与支承结构体系组成的，可相对主体结构有一定位移能力或自身有一定变形能力，不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙，幕墙分为玻璃幕墙、石材幕墙、金属幕墙等。幕墙可以减少传统混凝土外墙大量的钢筋和混凝土的使用量，对于减少高耗能建材使用所达到的节约能源、节约资源有很大的帮助。但幕墙作为建筑外围护结构，其保温、隔热性能均远不及传统墙体，是传统墙体热损失的5～6倍，幕墙的能耗约占整个建筑能耗的40％左右。以下对幕墙保温隔热性能及做法进行探讨。 

一、各种幕墙保温隔热性能的比较 

幕墙作为建筑物的外围护结构不但要满足人们采光、日照、通风、视野等基本要求，还要具有优良的保温、隔热、隔声性能，才能为人们提供舒适、宁静的室内环境，才能满足人们节约能源、保护环境、改善热舒适条件、提高生活水平和实现社会可持续发展的要求。 

1、不同做法玻璃幕墙保温隔热性能的比较 

玻璃幕墙保温隔热性能比较差，通风效果不太好，直接影响到建筑物的设备配置及能源消耗，有悖于我国的国情。建筑师和采暖空调专业技术人员，要考虑玻璃幕墙使用的适应性和最大限度地减少能耗，幕墙的保温性能系指建筑幕墙室内外两侧存在空气温差的条件下，幕墙阻抗从高温—侧向低温—侧传热的能力(不包括从缝隙中渗透空气的传热)，幕墙的保温性能用传热系数k来表示。 

传热系数k的物理意义为：在稳定传热条件下，幕墙室内外两侧的空气温度差为1k，单位时间内通过单位面积的传热量，以w／m2.k计。 

表1建筑幕墙保温性能分级值 

分级指示 一 二 三 四 

传热系数k k≤0.7 0.7＜k≤1.25 1.25＜k≤2.0 2.0＜k ≤3.3 

1.1玻璃的选用对玻璃幕墙的保温隔热性能影响最大 

对于玻璃幕墙而言，由于玻璃的面积占外立面的85％以上，参加热交换的面积很大，能耗相对也多，其玻璃材料是节省能源的关键。 

表2不同玻璃的传热特性及参数 

玻璃名称 玻璃种类、结构 透光率 遮阳系数sc 传热系数u夏 传热系数u冬 

单片白玻 6c 89％ 0.99 5.74 6.17 

白玻中空 6c+12a+6c 81％ 0.87 3.09 2.75 

单片热反射镀膜 6cts140 40％ 0.55 5.72 5.66 

热反射镀膜中空 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 

说明：白玻璃指普通透明玻璃，6c表示6mm透明玻璃，cts140是热反射镀膜玻璃型号，ceb12是low-e玻璃型号。u是ashera标准条件下的传热系数，传热系数单位是w／m3℃。 

1.2铝型材的选用对玻璃幕墙的保温隔热性能的影响不可忽视 

传统明框幕墙做法： 玻璃板块分格的缝隙对玻璃幕墙的保温隔热性能有很大影响，特别是明框幕墙。传统明框幕墙室内外铝型材之间没有其它隔热材料间隔，而隔热断桥铝型材在室内外铝型材之间有—道隔热保温性能非常好的隔热体。隐框幕墙对铝型材没有严格的保温隔热要求。 

1.3密封方式对玻璃幕墙的保温隔热性能有很大影响 

幕墙板块分格缝隙有两种方法密封：一种是采用耐侯密封胶，另一种是采用胶条。由于用耐侯密封胶现场湿密封可以有效的保证幕墙的气密性，减少了室内外空气的流动量，因此就可以有效的保证幕墙的保温隔热性能。 

1.4先进的幕墙体系对玻璃幕墙的保温隔热性能有质的改变 

双层幕墙是当今欧美十分流行的—种概念幕墙，它的工作原理如下： 

冬天，关闭进风口和出风口，内外两层幕墙中间的空气由于阳光的照射而温度升高，像—个温室，提高了内层幕墙的外表面温度，减少了室内热量的散失，从而降低建筑物采暖的运行费用。 

夏天，打开上下进排风口，由于烟囱效应，产生气流，在通道内运动的气流带走了通道内的热量，降低了内层幕墙的表面温度，减少了空调负荷。 

从技术资料来看，双层幕墙与传统幕墙比较：采暖时可以节省能源约40％～50％，制冷时可以节约能源约40％～60％。 

2不同做法的铝板幕墙、石材幕墙保温性能比较 

2．1石材的选用对石材幕墙的保温隔热性能影响较大 

用于石材幕墙外墙材料通常有两种：天然花岗岩石板、铝蜂窝花岗岩石板。这两种材料的保温隔热性能依次为：铝蜂窝花岗岩石板>天然花岗岩石板。 

2.2铝板的选用对铝板幕墙的保温隔热性能影响较大 

用于铝板幕墙外墙材料通常有三种：铝单板、铝蜂窝铝板和铝塑复合板。这三种材料的保温隔热性能依次为：铝蜂窝铝板>铝塑复合板>铝单板。 

2.3保温材料的不同对铝板、石材幕墙的保温隔热性能影响最大 

目前，幕墙行业常用的保温隔热材料有以下几种：保温岩棉、聚氨酯、纤维板、挤塑泡沫保温隔热材料等，其中挤塑泡沫保温隔热材料性能最佳，它的导热系数仅为0.0289w／m2.k。 

2.4密封方式对铝板、石材幕墙的保温隔热性能有很大影响 

幕墙板块分格缝隙有两种方法密封：一是采用耐侯密封胶，另外是采用胶条。由于用耐侯密封胶现场湿密封可以有效的保证幕墙的气密性，减少了室内外空气的流动量，这样就可以有效的保证幕墙的保温隔热性能。 

幕墙的保温性能应通过控制总热阻值和选取相应的材料来解决。为了减少热损失，可以从以下三个方面进行改善：第一是改善采光窗玻璃的保温隔热性能，尽量选用中空玻璃，并减少开启扇。 

 

如果采用普通透明玻璃，它的热传系数高，且对太阳辐射和远红外热辐射没有能力限制，因此其面积越大夏季进入室内的热量越多，冬季室内散失的热量也越多。不同的玻璃其性能差别也不同，一个玻璃品种不能适用于所有气候环境和使用朝向。为阻隔太阳辐射热， 对玻璃也要进行处理。如在玻璃原片中添加一些元素可以成为吸热玻璃，在玻璃的一个面镀膜可成为热辐射玻璃，low—e玻璃及solar—e玻璃等。例如吸热玻璃吸收的热量越多，阻隔热的效果就越好。但吸热和透光是矛盾的，所以，吸热玻璃的隔热也受到一定的影响，况且吸热玻璃吸收的一部分热量仍会 有相当多的传人室内。热反射玻璃在反射红外线的同时，对可见光的透射也有一些减弱和反射，使采光率降低，反射光会造成眩光污染。由于热反射玻璃反射太阳能，因而不适应于北方寒冷地区。低辐射镀膜玻璃是上世纪90年代开发应用的玻璃新品种， 其辐射率一般为0．1左右，最低可以降至0．05，是普 通玻璃辐射率的1／10左右，提高了节能效果。而遮阳型low—e玻璃采用独特的热喷射镀膜技术制成，除本身具有低辐射性能外，还具有控制阳光的能力。 

在一般情况下，单片吸热玻璃或热辐射玻璃，low—e玻璃和solar—e玻璃能取得一定的节能作用，但其效果很有限，在玻璃面积太大时仍不能满足需要，采用这些玻璃组成的中空玻璃是较好的选择。对于中空玻璃的外片玻璃，一般采用吸热玻璃，热反射玻璃，吸热low—e玻璃。内片采用透明玻璃或 low—e玻璃。通过这样处理，外片玻璃吸收大部分太阳辐射热，空气层将外片玻璃的热辐射阻挡在外不对室内二次传热。中空玻璃的使用不仅能降低太阳辐射，也可有效阻止温差传热。；第二是对非采光部分采用隔热效果好的材料作后衬墙，如浮石、 轻质砼或设置保温芯材；第三是密闭处理和减少透风部位。 

二、一种新型幕墙：整体节能幕墙装饰板 

xry节能幕墙装饰板，是先进的复合技术将不同材料的优点集成的结果。独特的构造设计、粘接方法及与墙体的连接方式，使其有很高的抗冲击强度、抗剪协性能，具有保温与装饰双重性能，节材节能；同时，与墙体连接牢固且施工更简捷，提高了安全系数和使用年限。采用本技术完全能满足规范对外墙保温节能的要求，具有制作及安装综合成本低、使用安全性好、寿命长、外观效果好等优点，适用于高层或多层高、中高档建筑的外墙外装饰及外保温。xry幕墙节能装饰板是由绝热用挤塑聚苯乙稀泡沫塑料(xps)为芯材，面材有各种石材(板厚5～l0mm)、纤陶板(板厚4mm)、铝板(板厚1.2mm，漆膜厚25 m)、铝塑板(板厚4mm，面铝0.21mm，底铝0.21mm，漆膜厚25 m)以及表面喷氟碳金属漆的其它面材；背面材料有各类金属板、硅钙板或用特制的玻璃纤维水泥砂浆抹面等复合而成。该成果主要应用于外墙外保温装饰，是集保温与装饰为—体的新型幕墙产品。它采用工厂化生产、工地现场安装，彻底改变了目前外墙外保温的传统做法，同时能很好克服目前传统外墙外保温做法时容易出现的外墙开裂、脱落和渗水等现象。它施工工期短，综合成本低，装饰保温效果好，且自重轻。 

“xry铝板、铝塑节能装饰板”利用了传统幕墙材料及安装构造体系的成熟技术，创造性的将先进的断桥隔热和保温技术及材料，科学地应用于板材的构造之中，彻底解决了传统幕墙“美观不保温”的现象和传统保温的“保温层与面层的应力差”问题。板材从外到里依次为： 0.3mm铝层+3.4mm塑料层+0.3mm铝层+50mmxps挤塑板层+4mm高硅钙板底层，与四周断桥隔热框料复合而成。根据建筑的节能要求，芯材可采用不同厚度的xps板，完全能保证墙体的保温要求。 

“xry节能铝板装饰板”由于三层复合，不但具备优良的保温功能(kc≤ 0.42)还使板材刚度大大提高，块面能大能小，成熟的氟碳漆保证板材有优良的耐久性和美观的效果，而且自重又轻于传统幕墙。 

结束语 

幕墙的保温节能是幕墙设计及应用的重要环节，笔者认为：玻璃、金属、石材等传统幕墙的发展已开始过渡到整体节能幕墙板，整体节能幕墙板不久将取代传统的保温隔热组合，更好的为工程质量服务。 

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看。