建筑工程中的玻璃幕墙节能技术探究

叶家坛

摘要：建筑行业的不断发展进步，使得人们更关注建筑施工的节能发展理念，建筑玻璃幕墙作为一种新型墙体，深受人们的喜欢。玻璃幕墙虽然美观性高、工艺简单，但自身存在一定缺陷，例如污染严重、能耗大等。当前国家提出低碳节能的发展理念，建筑玻璃幕墙工程中也应该采用节能技术，在保证质量的同时，减少环境污染、降低资源能源消耗量。本文分析了玻璃幕墙的节能原理和原则及建筑玻璃幕墙的节能技术，以提高建筑工程的节能水平。在此基础上研究更加节能环保的建筑材料，促进建筑行业健康、持续、稳定地发展。

关键词：建筑工程；玻璃幕墙；节能技术；应用；

在城市化建设进程加快，建筑业快速发展的现阶段，节能环保是当前社会和国家极力倡导的一种持续性话题和理念，作为推动国民经济快速发展的建筑行业，为了实现最大限度的降低能耗，顺应新时代的发展要求，必须将环保减排设计理念融入到玻璃幕墙施工中。

一、玻璃幕墙的节能原理

高端建筑使用玻璃幕墙已经成为了现代建筑行业的一项发展趋势，人们在建筑结构中使用玻璃幕墙主要是因为它的节能功能。玻璃是一种透明的材料，它可以使热能进行传递，主要是通过对流、辐射和热传导来进行。在玻璃进行传热的时候，除了这三种方式，还可以通过太阳光的直接透射来完成。人们为了对玻璃传递能量的过程进行更好的评估，可以通过单位面积、单位温差和单位时间内的传递焦耳数来确定。焦耳数越大就证明玻璃的能耗损失越多，对节能也就越不利。为了更好的测试玻璃幕墙的节能效果，还可以通过遮阳系数来进行研究，在给定的条件下，将玻璃幕墙和相同面积的标准玻璃（3mm厚透明玻璃）放置在太阳光下，从而得到两者的太阳光总透射比的比值称为遮阳系数，遮阳系数越小，说明节能的效果越好。太阳光在经过玻璃照射到房间的时候，一部分太阳能是直接通过的，另一部分会被玻璃幕墙吸收然后转化为热能，这部分热能会直接进入到房间内。这样会使得房屋的热能增加，可以使得房间内的温度上升。

在玻璃幕墙节能技术的使用中，需要按照相应的原则进行。要根据不同地区实际气候的特点，对其来进行不同保温的设计，如在寒冷地区对幕墙使用冬季保温的设计，在炎热地区对幕墙使用隔热设计；由于现阶段我国并没有专门规范的幕墙设计标准，因此在幕墙的设计中要对国家现行外墙与窗户设计相关标准、节能设计的规范以及国外热工设计的规范等进行综合分析和参考；幕墙设计一定要对其传热的过程以及传热方式实施准确分析；对于幕墙传热的系数需要根据建筑物外形、地区气候的条件、型材传热的系数等综合进行分析后来确定。

二、玻璃幕墙对建筑节能的影响

窗、透明幕墙影响建筑能耗的高低关键有两个方面：一是窗与透明幕墙的热工功能影响到冬季的采暖、夏季空调的室内外传热温差；此外就是窗与幕墙的透明材料受太阳辐射而导致的建筑室内得热。对于夏热冬暖区域而言，夏季，经过窗口玻璃幕墙进入室内的太阳辐射变成空调降温的负荷，所以，进入室内的太阳辐射的减少和窗或透明幕墙的温差传热的减小都是让空调能耗降低的途径。建筑的节能和环保是全世界建筑行业面对的相同问题，在建筑的外侧构造上玻璃幕墙有着主导性的功能，是建筑实施交换热量和传递热量特别敏感的部位。通常的状况下，陈旧的建筑墙体损失特别大的热量，在建筑中也是特别大的能量消耗，但是玻璃幕墙的产生却让这种局面更加严重，因此它在对热量的节能方面有着特别重大的实际意义。作为建筑外围护体系的关键方式，从玻璃幕墙开始实施节能改造，玻璃幕墙建筑物 65% 以上的节能任务能够完成。现在玻璃幕墙建筑关键从材料学与构造学范围开始实施建筑幕墙节能改造，像中空玻璃尤其是 Low-E 中空玻璃技术，能够降低玻璃传热系数到一般单片玻璃传热系数的 1/3 以下。

三、玻璃幕墙节能技术

（一）玻璃的选择

1.气候条件

考虑到不同城市之间的地理位置和环境条件的差异，在对建筑玻璃幕墙的施工设计时，为确保施工方案的科学合理性，具体可以从两个方面来进行综合考量：第一，施工建筑处于冬长夏短的城市区域，同时对于制冷需求较小时，在进行玻璃幕墙的设计施工时，则可以将保温控暖作为最主要的设计目标。在选择玻璃材料时，则应该着重考虑高透光性质，确保在施工安装之后，能够确保日照光线能够经由高透光的玻璃材质，为室内提供充足的光源和热能量，同时在玻璃上安装相关智能调控装置，当室内采光和热能需求达到指定标准后，能够对室内温度进行智能控制，以减少能源的过度消耗，得不偿失；第二，与第一种情况相反，当建筑物施工城市气候条件表现为夏长冬短  时，需要进行长时间的制冷效果，则进行玻璃幕墙的施工设计时，则需要以阻隔热能为主要目标，选择低透光性且反射效果好的玻璃材  料，使其在完成施工安装时，能够确保光线在投射至玻璃幕墙表层时，能够在反射作用下，将光线折射至其他位置，当然不能影响周围其他居民的正常生活。在这种设计方案下，建筑物室内空间在充分满足光线需求的同时，也能够在玻璃幕墙的反射作用下，将大部分的光照传导热量隔绝至幕墙之外，在充分满足室内要求的同时，也能够实现环保节能的效果。

2.地理位置

建筑物的施工所处位置直接决定了建筑物所能接收到的日照方位和日照时长情况。第一，根据日照角度与室内光线接收情况之间的反比例关系，当建筑物所能接收的日照角度较大时，会导致光线直接进入室内的几率较小，以致于在进行施工设计时，往往需要在玻璃幕墙的水平方向进行遮阳结构设计；而当日照角度较小时，光线进入室内的几率变大，此时在进行相关施工设计时，则需要将设计重点放在玻璃幕墙上半部分的遮蔽措施上；第二，按照建筑物所能接收的日照时长分析，当日照时间较长时，在具体的施工设计环节，则需要注重玻璃的透光性和透光位置的有效处理，通过选择合适的玻璃材质以及合理分配组合来减少采光过盛的问题；与此相反，当面对日照时间较短的问题，则需要选择透光性好的玻璃材质，以此来有效提升建筑物室内的采光度。

3.建筑物施工朝向

建筑的朝向在很大程度上决定了建筑物室内的光照时间以及光照角度，基于此，为了更好地在建筑幕墙设计中实现节能环保的理念， 并能够将其有效的落实到具体施工环节，分析和总结建筑物朝向所造成的室内采光问题，进而根据实际情况选择最为合适的玻璃材质。这就要求相关设计人员在进行对玻璃幕墙的设计过程中，要综合考量建筑物所处地理位置和当地气候条件等因素，选择最理想化的建筑物朝向，然后根据实际情况进行最恰当的方案设计以及玻璃材质的选择和合理组合分配，并在其他有效施工措施的功能辅助下进行对玻璃幕墙的有效施工，最终实现建筑物内部整体采光和温度控制的最佳情况。

4.建筑物外观形态设计

建筑物整体的外观形态设计也在一定程度上决定了建筑物内部的室内采光角度和光照时长情况。而在进行对建筑物的外观设计时，如何将室内的采光条件和光照热量传递情况达到最佳状态，则需要设计人员在充分确保设计施工方案科学有效的前提下，选择满足建筑物外部形态需求且确保室内采光度和温度控制最理想状态的玻璃，并通过对不同材质玻璃科学合理的组合，以此来实现对室内的采光和温度进行有效的调控和弥补。

（二）施工节能

施工中，要保证金属材料和构配件的连接位置所用柔性垫片良好设置，在立柱的上下端和主体结构之间要进行留缝，并通过注胶进行密封。同时结构胶的施工车间要保证具有良好的湿度、温度和卫生情况，且结构胶的施工要保证规范性，在施工后还要做好良好的养护处理。在耐候胶的施工前，要对玻璃的打胶面进行清洁，一般不在夜晚以及雨天进行耐候胶的打置，进行接缝中的打耐候胶要两对面进行黏结，不能三面进行黏结，如果三面黏结就会导致耐候胶出现反复的拉压而造撕裂，失去密封效果。幕墙和各层的楼板以及隔墙的外沿间， 要进行岩棉的封堵，并要保证填充的密实性，厚度要超过10cm，这样能够提升防火的性能，还具很好的隔热保温作用。对于幕墙玻璃的周边和建筑物的内外装饰中留的缝隙，需要通过柔性材料进行嵌填和密封。对上下横梁和边立柱以及主体结构的间隙处，一般使用发泡剂进行填充，后进行装饰的处理。

（三）采用双层玻璃幕墙技术

所谓双层的玻璃幕墙，主要由内外两层的玻璃幕墙来构成，其两层的幕墙中间是一通道，于外层的幕墙进行进风口以及出风口的设  置。和传统的玻璃幕墙比较，此种幕墙具有独特性夹层的设计，能够有效提升幕墙保温和隔热的性能，还能够进行遮阳构件的放置位置提供。此种玻璃幕墙夏季通过烟囱效应，借助自然通风降低室内的温度，于冬季能够具有温室的效应，具有保温作用，能够对取暖的能耗进行降低。夏季的阳光照射对幕墙的通道内空气就会被加热，空气就会自下而上进行流动，实现降低室温的效果。并且放下相应半透明的卷帘，借助卷帘的反射能够除去一定太阳的辐射，来对室温进行降低，实现降温负荷的减少，达到节约能源效果。冬季能够关闭其外层幕墙通风口，内部空气就会因为阳光照射而达到升温的效果，来控制室内外温度差，从而减少室内的温度朝外界进行传递，实现房间保温作  用，并降低费用。

（四）玻璃幕墙断热型材的使用

玻璃幕墙所使用的基础材料是封条、骨架、玻璃，按照材料结构方式和组成的不同，多分为没有骨架的玻璃幕墙、型钢骨架的玻璃幕墙、不露骨架构造的玻璃幕墙和铝合型材骨架的玻璃幕墙，其中，第一种和第三种都不具备金属框架，导热系数由封条和玻璃性能确定。

（五）设置遮阳系统

进行玻璃幕墙遮阳系统的设置，能够有效降低太阳直接的照射，防止夏季室内出现过热。按照位置可以分成外遮阳、双层中间的遮阳和内遮阳等，外遮阳是最为常见的，一般形式包括遮阳性的百叶、格栅、卷帘和植物等，但室外的遮阳构件往往受到风和雨等因素的影响，这对构件结构的强度以及耐久性等要求就比较高。

四、结束语

玻璃幕墙是现阶段建筑工程中常见的围护，在进行玻璃幕墙节能技术使用中要按照相应的原则进行，为了实现节能效果，还要对其技术进行全面的掌握，并根据实际的情况进行节能设计和施工，这也是建筑工程建设和发展中需要重点关注的内容。

参考文献：

[1]玻璃幕墙安装施工测量及其控制技术 [J]. 刘正朝.  建材与装饰. 2018(38)

[2] 高层钢结构建筑节能型幕墙的设计和施工见解 [J]. 常泽坤,彭正斌,刘箫.  智能城市. 2019(22)

[3] 建筑装饰工程中节能型玻璃幕墙的施工工艺分析 [J]. 张文仲.  城市建筑. 2019(20)

[4] 节能型水环玻璃幕墙降温节能技术与应用研究 [J]. 张雅琦,谭宇龙,赵小维,李佳雯,凌晨.  智能建筑与智慧城市. 2018(10)

[5] 玻璃幕墙及窗的传热与节能分析 [J]. 孔德静,王鹤,王鹏.  门窗. 2011(06)

[6] 玻璃幕墙节能的措施与途径 [J]. 周正涛.  门窗. 2008(05)

[7] 铝塑共挤玻璃幕墙的热工性能研究 [J]. 江嘉力,陈勇,夏天,张围.  建筑技术. 2022(01)

[8] 现代主义风格下玻璃幕墙设计与我国气候适应性的分析 [J]. 李玉.  西部皮革. 2019(04)