浅议玻璃幕墙节能改造技术研究

摘要：本文针对我厂既有玻璃幕墙使用过程中存在保温隔热效果差，能耗大、舒适性差的现状，进行调查，通过对产品性能指标、产品特点及相关试验参数分析确定节能改造方案，并用实践验证了玻璃幕墙节能技术改造方案的可行性，为日后其他玻璃幕墙的节能改造提供参考。

关键词：玻璃幕墙 节能改造

中图分类号：S210.4文献标识码： A 文章编号：

随着高层建筑业的发展和建筑立面的多样化，玻璃幕墙技术以其独特的通透性、艺术性得到了被广泛使用。如何提高玻璃幕墙的节能性能成了建筑界和建筑幕墙行业亟待解决的现实问题。本文针对我厂既有玻璃幕墙使用过程中存在保温隔热效果差，能耗大、舒适性差的现状，进行调查，通过对产品性能指标、产品特点及相关试验参数分析确定节能改造方案，并用实践验证了玻璃幕墙节能技术改造方案的可行性，为日后其他玻璃幕墙的节能改造提供参考。

一、玻璃幕墙及门窗耗能的主要原因

（一）玻璃幕墙的光污染成为玻璃幕墙的一个弊端。马路两侧的玻璃幕墙，就像一面面巨大的镜子，其产生的光反射，极易诱发意外交通事故。而如果人们长期受到玻璃幕墙的“白光污染”，还会诱发某些疾病。此外，人们还担心玻璃幕墙如果年久失修，会产生许多安全隐患，成为“空中定时炸弹”。在建设资源节约型城市的进程中，限制玻璃幕墙已成为建筑节能的重要方面。玻璃幕的传热系数都相对较高，幕墙及外窗是建筑能耗散失的最薄弱部位，传热有对流、辐射、传导三种基本的方式，玻璃幕墙及窗的传热是上述三种方式综合作用的结果，空气渗透是由于幕墙及窗的气密性不高而造成。尽管玻璃看上去轻盈亮丽，但保温性能差、能耗大，而且大多数玻璃幕墙都不能开启，通风效果差，大楼的运行费用居高不下。盛极一时的玻璃幕墙风光不再，进行强制改造势在必然。

（二）门窗窗流失的能量占建筑能耗的大多数。门窗是建筑物开口采光的部位，是建筑物最薄弱的环节，通过门窗流失的能量占建筑能耗的45%-50%，即占社会总能耗的20%。

由于我国节能门窗在技术上的不足，加上社会对节能门窗所发挥的重要作用认识不够，目前，节能门窗在我国高达440亿平方米的建筑中应用量非常低。可见，建筑节能的关键是门窗节能。

二、玻璃幕墙及窗的节能措施

(一)控制玻璃幕墙及窗的面积比例

为了满足节能要求，玻璃幕墙开窗面积必须达到30%《公共建筑节能设计标准》，对我国公共建筑的外窗可开启面积、玻璃幕墙占墙面的面积等都提出了具体限制标准。同时标准对不同窗墙比的窗(包括透明幕墙)的传热系数作了明确规定，窗墙比越大的对窗(透明幕墙)的传热系数限值要求越高，这就要求玻璃幕墙比例越大时，越应增加投资选择节能系数更高的幕墙。

(二)降低玻璃幕墙及窗的传热系数．提高玻璃的热阻

选择高性能的中空玻璃；提高金属型材的热阻如：断桥隔热型节能型材；提高幕墙及窗的气密性，减少室内外空气对流传热。

(三)控制玻璃幕墙窗遮阳系数值

衡量护结构的热工性能除了传热系数外，另一个指标就是遮阳系数。遮阳系数愈小，透过护结构的太阳辐射热量愈小，防热效果愈好。遮阳系数受遮阳系统构造形式、材料本身特性、建筑所处地区、朝向等多种因素的影响。

1．选择遮阳系数高的玻璃或特殊镀膜层的LOW-e玻璃以减少辐射传热。

2．采用各种形式的可调节遮阳系统控制太阳辐射热的传播。其形式如下：

（1）内部遮阳，在玻璃幕墙内侧采用传统的遮阳百叶、遮阳卷帘等。

（2）外部遮阳，在玻璃幕墙外采用类似于传统的遮阳体系，如百叶窗、遮阳卷帘、格栅、遮阳板等。这类遮阳构件对结构强度及耐久性的要求相对较高，能够抵抗风雨等外界影响。

三、节能改造方式确定

改造方案包括增加建筑内、外遮阳系统，更换为更高性能的玻璃，以及采用建筑窗膜提高现有玻璃性能。现有内遮阳系统透景卷帘基本符合办公室环境要求，再增加其他内遮阳系统不是很适合。增加外遮阳系统也并不是很理想，因为增加外遮阳系统会很大程度上改变现有建筑的外观，并且在原建筑设计阶段并未考虑外遮阳系统，所以增加外遮阳系统后的安全性也是一个很严重的问题。

更换更高性能的玻璃系统可行性不高。更换玻璃需要拆除原有的玻璃及窗框，进行整体重新装修，成本高昂；玻璃更换期间，会严重影响正常办公工作；并且，现有建筑采用的玻璃系统已是价格昂贵的双银LOW-e中空玻璃，已经是非常不错的玻璃系统，更换掉实在不划算。因此，最适合的解决方案就是采用建筑窗膜提高玻璃性能。窗膜是一种聚酯胶片，在其上镀上金属材料或染色，将它们黏贴在玻璃上以弥补玻璃的不足。

四、技术指标的确定

(一)建筑外观与玻璃的光学特性

玻璃建筑的外观取决于玻璃的颜色、可见光透过率和可见光反射率。一般透明玻璃透光率在90%左右。70%以上透光率的玻璃窗仍具有良好透视效果。40%以上透光率是建筑上采光要求极限值。

一般建筑玻璃幕墙反射率不得超过30%。为使改造工程不改变现有建筑外观，所用窗膜反射率应低于10%。选用的建筑玻璃膜必须是高透光，中性色。我们确定所用窗膜的光学技术指标，透光率大于70%，反光率小于10%。

(二)隔热效率的理论值与玻璃的热工性能

太阳辐射以三部分照射到地球上，其能量分配为3%紫外线，44%可见光，53%红外热。可见光是建筑采光所必需的。理论上无用的紫外线，红外辐射应全部排除，太阳辐射能将有22-31%以可见光形式进入室内。也就是说太阳能阻隔率极限值为69-78%。考虑到红外辐射不可能全部排除，部分太阳能被玻璃吸收后的二次发射总会存在，选择红外辐射阻隔率在90%以上，太阳能总阻隔率在50-60%，遮阳系数0.40-0.50是恰当的。

(三)光效系数与节能效率

光效系数定义为可见光透射率与遮阳系数之比。它反映了一个薄膜镀层在降低太阳热传输时牺牲了多少采光为代价。这个参数是建筑窗膜太阳特性的一个重要指标。它标志着一个薄膜镀层在阻隔热而不是光上效率有多高。由于遮阳系数无法区别光与热。一个透光低的玻璃由于它吸收了大量可见光，从而也降低了太阳能的进入，表现出低的遮阳系数。采用这种玻璃减少的空调用电却被照明用电的增加而抵消。因此，这个综合性的节能指标光效系数被引进。节能玻璃光效系数应大于1。而在2009年12月正式实施的JGJ176-2009《既有公共建筑节能改造技术规范》中也明确指出，采用窗膜进行节能改造时，选用可见光与遮阳系数之比（光效系数）大于1的高性能窗膜。

(四)玻璃的热吸收与安全性

玻璃的受热不均，或短时间的大幅度温差变化会造成钢化玻璃自爆率提高。玻璃热应力的计算是个很复杂的工作。工程上要求尽可能采用低吸热率的材料。这无论从隔热效果上看，还是从安全角度上看都是必要的。玻璃行业规定，40%以上吸热率的玻璃或窗膜应该慎用。60%以上的不被推荐使用。也就是说，必须采用热反射型窗膜。更低透光率的窗膜虽可实现更好的遮阳，但也带来更高的吸收。这也是将透光率指标提升到70%的另一个原因所在。

(五)窗膜技术指标要求

(六)实验测试节能效果

通过随机取样的方式任意选取4个测试点在9点、11点、14点、16点贴膜与未贴膜温差在1.5-2摄氏度之间变动，体现了节能效果。

根据本文的玻璃幕墙节能技术分析、环境舒适度比较，可以发现该玻璃幕墙节能技术对个人、社会都是十分有利的，通过项目实践以供同行参考以期实现良好的经济效益和社会效益。

参考文献

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作者简介：王仲武，男，汉族，山东青岛人，山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂，工程师，研究方向：工程管理。